Xác định lượng nhỏ thủy ngân trong một số mẫu địa chất bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

--- Nguyễn Văn Toán XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC... --- Nguyễn Văn Toán XÁC ĐỊNH LƯỢN

-

Nguyễn Văn Toán

XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP

QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

-

Nguyễn Văn Toán

XÁC ĐỊNH LƯỢNG NHỎ THỦY NGÂN TRONG MỘT SỐ MẪU ĐỊA CHẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP

QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

Chuyên ngành : Hóa Phân Tích

Mã số : 60440118

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS TS Nguyễn Xuân Trung

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Xuân Trung đã giao đế tài tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận này

Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới anh chị em phòng Hóa Kim Loại Trung Tâm Phân Tích Thí Nghiệm đã tạo điều kiện cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng em xin gửi lời biết ơn tới gia đình, các anh chị, bạn bè, các em sinh viên chuyên ngành hóa phân tích đã động viên giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian qua

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày 13 tháng 07 năm 2015

Học viên cao học

Nguyễn Văn Toán

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG SỐ

DANH MỤC HÌNH VẼ

KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Giới thiệu chung về thủy ngân (Hg) Error! Bookmark not defined

1.1.1 Các tính chất hóa lý chủ yếu của Hg Error! Bookmark not defined 1.1.2 Độc tính và nguồn phát thải của Hg Error! Bookmark not defined 1.1.2.1 Độc tính của Hg Error! Bookmark not defined 1.1.2.2 Nguồn phát thải của Hg Error! Bookmark not defined

1.2 Các phương pháp xác định lượng vết thủy ngân Error! Bookmark not

defined

1.2.1 Các phương pháp phân tích điện hóa Error! Bookmark not defined 1.2.1.1 Phương pháp đo điện thế dựa trên điện cực chọn lọc ion (ISE) Error!

Bookmark not defined

1.2.1.2 Phương pháp vôn – ampe hòa tan Error! Bookmark not defined 1.2.2 Phương pháp sắc ký Error! Bookmark not defined 1.2.2.1 Phương pháp sắc ký khí Error! Bookmark not defined 1.2.2.2 Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) Error! Bookmark not

defined

1.2.3 Các phương pháp phân tích quang phổ Error! Bookmark not defined 1.2.3.1 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử Error! Bookmark not defined 1.2.3.2 Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS Error! Bookmark not

defined

1.2.4 Phương pháp động học xúc tác Error! Bookmark not defined 1.2.5 Phương pháp kích hoạt notron Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Mục tiêu và phương pháp nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.1.1 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu Error! Bookmark not defined 2.1.2 Đối tượng nghiên cứu Error! Bookmark not defined

2.1.3 Nguyên tắc của phương pháp xác định thủy ngân bằng phương pháp quang

phổ hấp thụ nguyên tử - kỹ thuật hóa hơi lạnh Error! Bookmark not defined

2.2 Hóa chất và thiết bị Error! Bookmark not defined

2.2.1 Thiết bị và dụng cụ Error! Bookmark not defined 2.2.2 Hóa chất Error! Bookmark not defined 2.2.3 Phương pháp xử lý số liệu Error! Bookmark not defined

CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Tối ưu hóa điều kiện xác định thủy ngân bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh (CV – AAS) Error! Bookmark not defined

3.1.1 Chọn vạch đo phổ Error! Bookmark not defined 3.1.2 Khảo sát độ rộng khe đo Error! Bookmark not defined 3.1.3 Khảo sát cường độ dòng đèn Error! Bookmark not defined

3.2 Ảnh hưởng của loại chất khử SnCl 2 Error! Bookmark not defined 3.3 Ảnh hưởng của bản chất và nồng độ axit Error! Bookmark not defined 3.4 Ảnh hưởng chiều dài bình phản ứng Error! Bookmark not defined 3.5 Ảnh hưởng của một số kim loại và phương pháp loại trừ Error! Bookmark

not defined

3.5.1 Ảnh hưởng của Au,Ag,Cu,Fe trong dung dịch mẫu Error! Bookmark not

defined

3.5.2 Khả năng loại trừ ảnh hưởng của Au, Ag và Cu bằng cách đốt mẫu Error!

Bookmark not defined

3.6 Ảnh hưởng của hơi nước tới quá trình đo phổ Error! Bookmark not defined 3.7 Khảo sát khoảng tuyến tính và xây dựng đường chuẩn xác định Hg 2+ Error!

Bookmark not defined

3.7.1 Kiểm tra sự sai khác có nghĩa giữa hệ số a và giá trị 0 Error! Bookmark not

defined

3.7.2 Kiểm tra sự sai khác giữa b với b’ Error! Bookmark not defined

3.8 Xác định giá trị giới hạn phát hiện(LOD) và giới hạn định lượng(LOQ)

3.8.1 Giới hạn phát hiện (LOD) Error! Bookmark not defined 3.8.2 Giới hạn định lượng (LOQ) Error! Bookmark not defined

3.9 Khảo sát giai đoạn phân hủy mẫu Error! Bookmark not defined

3.9.1 Khảo sát quá trình hòa tan mẫu bằng các loại axit Error! Bookmark not

defined

3.9.2 Khảo sát ảnh hưởng của các hợp chất sunfua và các chất hữu cơ có trong mẫu

Error! Bookmark not defined

3.10 Ảnh hưởng thể tích mẫu Error! Bookmark not defined 3.11 Đánh giá độ chính xác của thiết bị đo Error! Bookmark not defined 3.12 Quy trình phá mẫu Error! Bookmark not defined 3.13 Đánh giá độ lặp lại của phương pháp xử lý mẫu 44 3.14 Đánh giá hiệu suất thu hồi của phương pháp Er

ror! Bookmark not defined

3.15 Ứng dụng phân tích một số mẫu địa chất thực tế Error! Bookmark not

defined

3.15.1 Mẫu quặng barit Error! Bookmark not defined 3.15.2 Mẫu quặng Asen Error! Bookmark not defined

KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC BẢNG SỐ

Bảng 1.1: Các đặc trưng của biosensor dựa trên sự kìm hãm thủy ngân đối với

ureaza Error! Bookmark not defined Bảng 3.1: Các vạch phổ của thủy ngân Error! Bookmark not defined Bảng 3.2: Độ hấp thụ quang ở các khe sáng khác nhau Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.3: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang A vào cường độ dòng của đèn Error!

Bookmark not defined.

catốt rỗng Error! Bookmark not defined Bảng 3.4: Các điều kiện đo phổ hấp thụ nguyên tử của thủy ngân Error! Bookmark

not defined.

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của lượng chất khử SnCl2 Error! Bookmark not defined Bảng 3.6: Ảnh hưởng của các loại axit tới phổ hấp thụ nguyên tử của Hg Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.7: Ảnh hưởng của Au, Ag, Cu, Fe trong các dung dịch tới việc xác định Hg

Error! Bookmark not defined

Bảng 3.8: Khả năng loại trừ ảnh hưởng của Au, Ag, Cu bằng phương pháp đốt mẫu

Error! Bookmark not defined Bảng 3.9: Ảnh hưởng của hơi nước Error! Bookmark not defined

Bảng 3.10: Kết quả sự phụ thuộc của Abs vào nồng độ Hg2+

Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.11: Bảng giá trị hệ số b’ phương trình ∆y = b’x Error! Bookmark not

defined.

Bảng 3.12: Bảng giá trị phương sai phương trình hồi quy tuyến tính Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.13: Khả năng hòa tan Hg bằng HNO3 Error! Bookmark not defined Bảng 3.14: Ảnh hưởng của S và chất hữu cơ Error! Bookmark not defined Bảng 3.15: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch mẫu Error! Bookmark not defined

Bảng 3.16: Hàm lượng thuỷ ngân được đo lặp lại ở 3 nồng độ khác nhau Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.17: Kết quả đánh giá độ lặp lại của phương pháp xác định Hg2+ Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.18: Độ lặp lại của phương pháp xử lý mẫu Error! Bookmark not defined Bảng 3.19: Độ thu hồi Error! Bookmark not defined Bảng 3.20: Bảng kết quả hàm lượng Hg tìm được trong mẫu Barit Error!

Bookmark not defined.

Bảng 3.21: Bảng kết quả hàm lượng Hg tìm được trong mẫu Asen Error!

Bookmark not defined.

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 2.1: Sơ đồ gia công mẫu quặng thủy ngân.Error! Bookmark not defined

Hình 2.2: Đo thủy ngân bằng hệ thống MVU - AAS sử dụng chất khử SnCl2

Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA – 6501S Error!

Bookmark not defined

Hình 2.4: Ống thủy tinh để đốt thăng hoa thủy ngânError! Bookmark not

defined

Hình 3.1: Ảnh hưởng của lượng chất khử SnCl2Error! Bookmark not defined

Hình 3.2: Ảnh hưởng của các loại axit tới phổ hấp thụ nguyên tử của Hg

Error! Bookmark not defined

Hình 3.3: Ảnh hưởng của Au, Ag, Cu, Fe trong các dung dịch tới việc xác

định Hg Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Ảnh hưởng của hơi nước Error! Bookmark not defined

Hình 3.5: Kết quả khảo sát khoảng tuyến tính xác định Hg2+

Error!

Bookmark not defined

Hình 3.6: Đường chuẩn xác định Hg2+

Error! Bookmark not defined Hình 3.7: Ảnh hưởng của thể tích dung dịch phản ứngError! Bookmark not

defined

KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Abs ( Absorption ): Độ hấp thụ

CV – AAS ( Cold Vapour – Atomatic Absorption Spectrometry ): Phương pháp

quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh

LOD ( Limit of Detection ): Giới hạn phát hiện

LOQ ( Limit of Quanlity ): Giới hạn định lượng

CVU ( Cold Vapour Unit ): Hệ thống hóa hơi lạnh

MỞ ĐẦU

Thuỷ ngân (Hg) là nguyên tố hóa học được phát hiện từ rất sớm và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, nhiều nghành công nghiệp như khai thác vàng, kĩ thuật điện tử, sản xuất xút bằng phương pháp điện phân với điện cực thủy ngân, sản xuất giấy , sản xuất nhiệt kế …Tuy nhiên thủy ngân và các hợp chất của nó có độc tính cao với con người và môi trường nên những năm gân đây việc sử dụng thủy ngân đã được hạn chế

Trên thế giới đã có nhiều trường hợp nhiễm độc thuỷ ngân xảy ra ở quy mô lớn

Đã có 2955 người nhiễm độc thủy ngân trong đo 45 người chết vi ăn phải cá nhiễm thủy ngân tại vịnh Minamata trong thảm họa xảy ra vào năm 1953 – 1960 tại thành phố M inamata tỉnh Kum amoto Nhật Bản Những khuyết tật về gen đã được quan sát thấy ở trẻ em sơ sinh mà mẹ của chúng ăn hải sản được khai thác

từ vịnh Minamata Trong cá của vịnh người ta phát hiện thấy có chứa từ 27-102 ppm thuỷ ngân dưới dạng metyl thuỷ ngân, nguồn thuỷ ngân này được thải ra từ nhà máy hoá chất Chisso của thành phố Tiếp đó năm 1972 tại Irac đã có 459 nông dân

bị chết sau khi ăn phải lúa mạch nhiễm độc thuỷ ngân do thuốc trừ sâu Bệnh Minamata và những bệnh tương tự do bị nhiễm độc thuỷ ngân, cũng xảy ra ở Trung Quốc, Canada, lưu vực sông Mekong hay ở sông, hồ vùng Amazon và Tanzania,…

Tại Việt Nam, nguồn thủy ngân thải vào môi trường từ các nhà máy nhiệt điện, các khu công nghiệp và các hoạt động khai thác vàng trái phép đã và đang gây ra tình trạng ô nhiêm thủy ngân trong môi trường, đặc biệt là môi trường nước Thực tế đã ghi nhận nhiều trường hợp nhiễm độc thủy ngân , chủ yếu xảy ra tại các vùng khai thác vàng sử dụng công nghệ tạo hỗn hống với thủy ngân

Độc tính của thuỷ ngân phụ thuộc rất nhiều vào dạng hoá học của nó Nhìn chung, thuỷ ngân ở dạng hợp chất hữu hữu cơ độc hơn thuỷ ngân vô cơ Thuỷ

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

1 Nguyễn Đức Huệ (2010), “Giáo trình Độc học môi trường”, Nhà xuất bản Đại

học Quốc Gia Hà Nội

2 Nguyễn Thu Hương (2006), “ Xác định hàm lượng thủy ngân trong mẫu môi

trường bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử hóa hơi lạnh

(CV-AAS)”, luận văn thạc sĩ Hóa học, Khoa Hóa Học – ĐHKHTN-ĐH Quốc gia

Hà Nội

3 Phạm Luận (2014), “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, Nhà xuất bản Bách

Khoa Hà Nội

4 Phạm Luận (2003), “Phương pháp phân tích phổ nguyên tử”, Đại học Quốc gia

Hà Nội

5 Hoàng Nhâm (2002), “Hoá học vô cơ”, Tập ba, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội

6 Đỗ Quang Trung (2002), “Ứng dụng kỹ thuật chiết pha rắn để tách làm giàu và

xác định lượng vết thủy ngân, asen trong nước’’, Luận văn tiến sĩ hóa học trường Đại học khoa học Tự nhiên, Đại học quốc gia Hà Nội

7 Nguyễn Ngọc Tuấn, Lê Tất Mua (2004),“Xác định thủy ngân và metyl thủy

ngân trong một số mẫu cá nước ngọt và các biển bằng phương pháp sắc ký

khí và kích hoạt notron có xử lý mẫu”, Tạp chí phân tích Hoá, Lý và Sinh

học tập 9(1), tr 9-14

8 Tạ Thị Thảo (2010), “Giáo trình thống kê trong hóa phân tích”, Đại học Quốc gia

Hà Nội

9 Đỗ Thị Vân Thanh (1999), “Giáo trình khoáng vật học”, Đại học Quốc gia Hà

Nội

Tiếng Anh

10 A Krata, E Bulska (2005), “Critical evaluation of analytical performance of

atomic absorption spectrometry and inductively coupled plasma mass

spectrometry for mercury determination”, Spectrochimica Acta Part B 60,

pp 345- 350

11 Claire T Costley, Katharine F Mossop, John R Dean, Louise M Garden, John

Marshall, John Carroll (2000), “Determination of mercury in environmental and biological samples using pyrolysis atomic absorption spectrometry with

gold amalgamation”, Analytica Chimica Acta, 405, pp 179-183

12 De-qiang Zhang, Li-li Yang, Han-wen Sun (1999), “Determination of mercury

by cold vapour atomic absortion spectrometry wthit derivative signal processing”, Analytica Chimica Acta 395, pp 173-178

13 Hongqun Yang, Zhenghe Xu, Maohong Fan, Alan E Bland, Roddie R Judkins

(2007), “Adsorbents for capturing mercury in coal-fired boiler flue gas”,

Journal of Hazardous Materials, 146, pp 1–11

14 John H Pavlish, Everett A Sondreal, Michael D Mann1, Edwin S Olson,

Kevin C Galbreath, Dennis L Laudal, Steven A Benson (2003), “Status review of mercury control options for coal-fired power plants”, Fuel Processing Technology, 82, pp 89 – 165

15 M.C.Garcia Alvarez-Cque,R.M Villavacamas, M.C.Martinezvaya, G.Bam

Sramos, C.Mongay Fernadez “Spectrophotometric determination of

mercury(II) and siliver(I) with copper (II) and dietyldithiocacbamatte in the

presence of triton X-100” (1986) Tanlanta, Vol 33, No 8, pp 697-699,

1986

16 “Method for simultaneous determination of analysic”,(2000), Analytical

Sciences Vol 5, No 1, pp.52-55

17 M.Nasiruddin Khan, B.Se (Iions), M.Sc, M.Phil (2006): Kinetic Determination

of iron and spectrophotometric Determination of mercury By exploiting The reactions of Neutral Red Doctaral thesis Department of Chemistry/ University of Karachi, Chemistry, No127, pp 101

18 Moon- Sook Jeoung và Hee-Seon Choi (2004) : Spectrophotometric

Bulletin of the Korean Chemical Society ISSN 0253-296 2004, vol 25,

no12, pp 1877-1880

19 Rakesh Kumar Mahajan, Ravneet Kaur, Inderpreet Kaur, Vandana Sharma,

Manoj Kumar (2004), “Mercury (II) Ion-Selective Electrodes Based on p-tert-Butyl Calix [4] crowns with Imine Units”, Analytical Sciences Vol 4, pp.811-814

20 Rita Giovannetti, Vito Bartocci (1998), “Kinetic and equilibrium studies on

mercury (II)- coprpporphyrin-I Metal ion exchange reaction with cobalt (II) and application to dertermination of trace mercury (II)”, Talanta (46)

977-984

21 Masatoshi Morita, Jun Yoshinaga, John S Edmonds, (1998), “The

determination of mercury species in envieronmental and biological samples Internatinal union of pure and applied chemistry”, Vol 70 No8, pp

1585-1615

22 T.V.Ramakrishna, G.Aravamudan and M.VijaYakumar (1975):

Spectrophtometric determination of Mercury(II) as the ternary complex with

Rhodamine 6G and Iodide Analytica Chimica Acta(84) 369 - 375