Luận án hóa phân tích

- Thứ tư: Ứng dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát để xử lý TNT bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat NH42S2O8, từ đó làm cơ sở để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại nói chu

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Ô nhiễm môi trường đã và đang là vấn đề toàn cầu được nhiều nước đặc biệt quan tâm, trong đó có Việt Nam Năm 2008 là năm báo động về tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ở nước ta khi một loạt các vụ vi phạm gây ô nhiễm môi trường được phát hiện Do đó công tác xử lý các chất thải, bảo vệ môi trường càng trở nên cấp bách

Nước thải của các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng thường chứa một số hợp chất nitro độc hại như: nitrotoluen (NT), 2,4,6-trinitrotoluen (TNT), nitroglyxerin (NG), 2,4-dinitrotoluen (DNT), nitrophenol (NP), 2,4-dinitrophenol (DNP), 2,4,6-trinitrorezocxin (TNR) và chứa một lượng lớn các muối nitrat Đây là các hóa chất

dễ gây nổ, đồng thời có độc tính cao với môi trường và con người Do đó, xử lý nước thải chứa các hợp chất nitro có trong thành phần thuốc phóng, thuốc nổ, thuốc pháo

là yêu cầu thực tiễn cấp bách đối với ngành công nghiệp quốc phòng

Hiện nay có rất nhiều phương pháp được ứng dụng để xử lý các hợp chất hữu

cơ độc hại, và một trong các phương pháp đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu là sử dụng kim loại để khử các hợp chất hữu cơ Ưu điểm của phương pháp này là khả năng phân hủy cao, dễ áp dụng, công nghệ đơn giản và giá thành thấp Tuy nhiên, phương pháp trên thường xử lý không triệt để, chỉ tạo ra những sản phẩm ít độc hơn với môi trường chứ không chuyển hóa hoàn toàn chúng thành các hợp chất không độc hại Những nghiên cứu gần đây cho thấy phản ứng phân hủy các hợp chất hữu cơ bền vững bằng kim loại sắt kết hợp với muối pesunfat (S2O82-) có hiệu quả xử lý rất cao Lúc này, trong hệ phản ứng không chỉ có quá trình khử các hợp chất nitro mà còn xảy ra quá trình oxi hóa nâng cao nhờ quá trình sinh ragốc sunfat tự do SO4* Từ những cơ sở đã nêu trên chúng tôi đã lựa chọn

đề tài: “Nghiên cứu quá trình xử lý 2,4,6-trinitro toluen (TNT) trong nước thải

bằng sắt kim loại kết hợp muối amoni pesunfat”

2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Trong khóa luận này chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Thứ nhất: Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích TNT trên

máy cực phổ

- Thứ hai: Xây dựng đường chuẩn của TNT, thể hiện sự phụ thuộc của chiều

cao sóng cực phổ vào nồng độ TNT, để xác định hàm lượng TNT trong các mẫu phân tích

- Thứ ba: Xác định các điều kiện tối ưu cho quá trình xử lý TNT bằng sắt kim

loại kết hợp với muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8

- Thứ tư: Ứng dụng các điều kiện tối ưu đã khảo sát để xử lý TNT bằng sắt

kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8, từ đó làm cơ sở để xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại nói chung và các hợp chất nitro thơm nói riêng có trong nước thải của một số cơ sở sản xuất hóa chất công nghiệp quốc phòng

3 Ý nghĩa của đề tài

- Cung cấp cơ sở lý luận và thực tiễn về xử lý các hợp chất nitro bằng sắt kim loại, kết hợp với muối amoni pesunfat

- Tiếp tục nghiên cứu phương pháp cực phổ để theo dõi quá trình xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại theo quy mô phòng thí nghiệm Từ đó làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình xử lý với quy mô công nghiệp

TNT là một chất độc đối với người và sinh vật Khi xâm nhập vào cơ thể, TNT có thể gây tổn thương toàn diện cơ thể như gây viêm niêm mạc mắt, mũi, họng, tổn thương hệ thống thần kinh và có thể dẫn đến viêm gan, nhiễm độc, thiếu máu, tan máu, giảm khả năng tạo hemoglobin Ngoài ra TNT còn có thể gây suy nhược thần kinh, suy nhược cơ thể, đục thuỷ tinh thể, ung thư Theo những nghiên cứu mới đây thì TNT còn có thể gây vô sinh ở nam giới và có thể gây ung thư cho con người

TNT có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều con đường khác nhau như qua

da, qua niêm mạc, qua đường hô hấp và tiêu hoá Vì thế nguy cơ nhiễm độc TNT càng cao hơn Đối với động vật có vú liều lượng LD50 qua đường miệng đối với chuột đực là 1010 mg/kg và chuột cái là 820 mg/kg Mèo và chó nhạy cảm với TNT hơn là thỏ, chuột hay lợn Đối với các thủy sinh vật liều lượng LC50 đối với

các loài cá khi bị nhiễm TNT dưới các điều kiện khác nhau (nhiệt độ, độ cứng, dòng chảy ) là 1,5 - 2,0 mg/l Đối với loài cá, nhạy cảm nhất là cá hồi, liều lượng LC50 là 0,8 mg/l

Nước thải từ các cơ sở sản xuất hóa chất quốc phòng chưa qua xử lý hoặc xử

lý chưa hoàn toàn sẽ làm ô nhiễm nguồn đất, nguồn nước mặt và nước ngầm Biểu hiện của sự ô nhiễm dễ quan sát thấy là nước chuyển sang màu tím, khi đó sẽ rất khó khăn và tốn kém để xử lý Hàm lượng TNT trong nước thải công nghiệp theo TCVN 5945-2008 là 0,5 mg/lit

1.1.2 2,4,6-TrinitroPhenol (axit picric).[2,4]

DNT là chất hữu cơ rất dễ bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời và các vi sinh vật DNT trong môi trường không khí và trong môi trường nước bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời Trong điều kiện không có oxy hoặc ánh sáng mặt trời, DNT bị phân hủy dưới tác dụng của các vi sinh vật, chúng sử dụng DNT như là nguồn năng lượng và giải phóng ra CO2 và nước.DNT là một chất độc nguy hiểm, gây nhiều tác hại đến con người và sinh vật

Đối với con người: DNT xâm nhập vào cơ thể con người phần lớn qua đường

da Phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và thành phần của các đồng phân, DNT có thể tồn tại dưới dạng chất dễ tan, chất rắn có điểm nóng chảy thấp hoặc là ở dạng chất lỏng Khi DNT ở dạng hơi, nó có thể xâm nhập qua đường hô hấp hay qua đường ăn uống nếu như người sử dụng không rửa sạch tay trước khi ăn Phần lớn các triệu chứng khác của DNT là suy yếu cơ bắp, mỏi mệt, nhức đầu, ăn không ngon, chóng mặt, hoa mắt.Khi bị nhiễm độc nặng có thể dẫn đến viêm gan, những triệu chứng lâm sàng là xanh xao, thiếu máu Hàm lượng DNT cho phép ở không khí nơi sản xuất là 1,5 mg/m3

Đối với sinh vật: Các sinh vật như thỏ, chó, lợn… rất nhạy cảm với DNT Những

sinh vật này khi bị nhiễm độc thường mắc các chứng bệnh về thần kinh và bệnh

gan.Các loài chó khi bị nhiễm độc DNT ở liều lượng 25 mg/kg/ngày có thể bị chết

1.1.4 2,4-đinitrophenol (DNP) [3,13,14]

DNP được sử dụng trong sản xuất thuốc nhuộm, chất bảo quản gỗ, và như một loại thuốc trừ sâu Trong khoảng thời gian đầu những năm 30 của thế kỷ XX, DNP

đã được sử dụng như là một loại thuốc giảm cân, nhưng đến năm 1938 nó đã bị cấm sử dụng

DNP có thể gây độc cấp tính và mãn tính

Khi vào cơ thể qua đường tiêu hóa, DNP có thể được phân bố trong máu, nước tiểu, và các mô của người Biểu hiện của nhiễm độc cấp tính DNP ở người là buồn nôn, nôn mửa, đổ mồ hôi, chóng mặt, nhức đầu, và giảm cân Nếu con người hấp thụ DNP ở liều lượng lớn ngoài các biểu hiện cấp tính trên sẽ có thêm triệu chứng tăng tỷ lệ chuyển hóa cơ bản và các triệu chứng khác Biểu hiện nhiễm độc mãn tínhở người là thương tổn da, giảm cân, gây ra các ảnh hưởng lên tủy xương,

hệ thần kinh trung ương và hệ thống tim mạch Các nghiên cứu mới đây chỉ ra rằng phụ nữ uống DNP để giảm cân có thể ảnh hưởng đến khả năng sinh sản, nhưng các thông tin này chưa có tính thuyết phục cao Đối với động vật đẻ con DNP làm tăng

tỷ lệ chết non và tăng tỷ lệ tử vong

1.1.5 NitroBenzen (NB) [6, 10]

NB có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tế Một lượng lớn NB được dùng

để sản xuất Anilin Ngoài ra, NB cũng được sử dụng trong thuốc trừ sâu, làm dung môi, thuốc nhuộm, dược phẩm và thuốc nổ

NB có thể được chuyển hóa dễ dàng thành Anilin và các dẫn xuất khác như Azobenzen, nitrosobenzen, phenylhidroxylamin nhưng khó phân hủy trong nước

Do đó, chúng có thể tồn tại rất lâu trong nước và gây ô nhiễm nguồn nước

thư, tiếp xúc kéo dài với NB gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống thần kinh trung ương, gan, thận, phổi và hệ tuần hoàn Hít phải hơi NB có thể gây

ra nhức đầu, buồn nôn, mệt mỏi, chóng mặt Hàm lượng NB trong nước thải công nghiệp theo TCVN 5945-2008 là 5.10-3

mg/lit

1.2 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ VÒNG THƠM

1.2.1.Các nguồn phát sinh chất thải chứa hợp chất TNT

Công nghiệp quốc phòng luôn gắn liền với quá trình sản xuất, chế biến và gia công thuốc nổ Thuốc phóng, thuốc nổ ngoài tính chất cực kỳ nguy hiểm khi chúng phát nổ, bản thân chúng cũng là những hóa chất gây độc khác nhau đến môi trường

và sinh vật sống Các nguồn phát sinh chất thải có tính nổ có thể là từ các dây chuyền công nghệ gia công vật liệu nổ, sửa chữa, bảo quản, niêm cất vũ khí, đạn dược và trang bị kỹ thuật của quân đội

Vấn đề gây ô nhiễm môi trường bởi các chất có tính nổ được phát hiện từ rất sớm ngay từ chiến tranh thế giới thứ nhất và thứ hai Tính chất của các chất này đã được nghiên cứu và là tác nhân chính gây ô nhiễm môi trường xung quanh các khu công nghiệp quốc phòng ở Việt Nam

Sự ô nhiễm không khí có thể do sự phát nổ, khí thải của các dây chuyền sản xuất thuốc phóng, thuốc nổ, dây chuyền tổng lắp vũ khí, nhồi ép thuốc nổ vào đạn… bụi, hơi thuốc phóng, thuốc nổ như TNT, TNR, và các dung môi hữu cơ,… Bên cạnh sự ô nhiễm không khí, các chất thải rắn cũng bị ô nhiễm các hóa chất có tính nổ, thí dụ như các loại thuốc phóng nổ bẩn, thuốc phóng thuốc nổ, phế phẩm, mảnh đạn, bom, mìn, các loại bao bì, hòm đựng vật liệu nổ, giẻ lau, mùn cưa nhiễm thuốc nổ… chiếm tỉ trọng khá lớn trong tổng lượng thải quốc phòng Các nguồn nước cũng bị ô nhiễm do nguồn nước thải của các khu công nghiệp quốc phòng, do

sự rửa chất thải rắn, từ khí thải, các hợp chất chủ yếu gây ô nhiễm như: nitrophenol, nitroglixerin, 2,4,6-trinitrotoluen, nitroxenlulo, dinitrotoluen, 2,4,6-trinitroresorxin Một số nhà máy quốc phòng hiện đang sử dụng TNT làm nguyên liệu trong sản xuất thuốc nổ, chất gợi nổ Nước thải của các nhà máy này chứa các chất ô nhiễm TNT có nồng độ dao động từ 20-50 mg/l với lưu lượng khoảng 50- 100m3/ngày Đa số các nguồn thải của các nhà máy trên chưa được xử lý triệt để (theo tài liệu báo cáo đánh giá tác động môi trường từ năm 1995 đến 2002 của Viện Hóa Học – Vật liệu, Viện KH&CNQS và tài liệu tham khảo [15])

1.2.2 Sơ lược về các phương pháp xử lý các chất hữu cơ độc hại

Hiện nay, nhiều phương pháp xử lý các hợp chất hữu cơ độc hại đã được biết đến như các phương pháp vật lý, hóa lý (hấp phụ, phân hủy bằng tia tử ngoại…), các phương pháp sinh học, các phương pháp hóa học (oxi hóa, khử hóa, điện phân,…) Nguyên tắc chung của các phương pháp này là làm giảm hàm lượng chất hữu

cơ độc hại xuống dưới ngưỡng cho phép trước khi thải ra môi trường Sau đây là một

số phương pháp chính xử lý các hợp chất hữu cơ đặc biệt là hợp chất nitro thơm

1.2.2.1 Phương pháp hóa học

Phương pháp này dựa vào phản ứng hóa học để chuyển hóa hợp chất nitro thơm thành các hợp chất không nhạy nổ, không độc so với chất ban đầu Các tác nhân hóa học thường được sử dụng như các tác nhân oxi hóa (clo, ozon, KMnO4, các cloramin, hipoclorit, H2O2, HNO3, các quá trình oxi hóa nâng cao) và các tác nhân có tính khử (NaHSO3, Na2S, sắt) Sau khi các quá trình hóa học xảy ra, các chất hữu cơ độc hại bị chuyển hóa thành các amin ít độc hơn hoặc các sản phẩm không độc hại (CO2; H2O; N2)

1.2.2.2 Phương pháp pha loãng

Nguyên lý của phương pháp này là nước thải sẽ được bổ sung thêm lượng

môi trường Phương pháp này không có khả năng loại bỏ các chất thải ra khỏi nguồn nước mà chỉ giảm nồng độ của chúng

1.2.2.3 Phương pháp hấp phụ

Hiện nay,phương pháp hấp phụ là một trong những các phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ xử lý các chất hữu cơ độc hại, bền vững trong môi trường và trong nước thải công nghiệp, đặt biệt là loại nước thải có màu Phương pháp này cho phép xử lý nước thải chứa nhiều loại chất bẩn khác nhau, kể

cả khi nồng độ chất bẩn trong nước rất thấp, mà các phương pháp khác khó có thể

xử lý được Ngoài ra phương pháp hấp phụ có thể dùng để xử lý triệt để nước thải

sau khi nguồn nước này đã được xử lý bằng các phương pháp khác

Nguyên tắc cơ bản của phương pháp hấp phụlà dựa trên khả năng hấp phụ các chất bẩn có mặt trong nguồn nước thải của vật liệu hấp phụ Nước thải sau khi cho qua vật liệu hấp phụ sẽ được kiểm tra các chỉ tiêu trước khi thải ra môi trường Các vật liệu hấp phụ thường dùng như than hoạt tính, zeolit, vật liệu nano trong đó than hoạt tính là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất với nhiều ưu điểm vượt trội Phương pháp hấp phụ thường kết hợp với các phương pháp khác để xử lý sản phẩm sau hấp phụ

1.2.2.4 Phương pháp thiêu đốt

Thiêu đốt là phương pháp nhiệt dùng để phân hủy các hợp chất hữu cơ Phương pháp này thường cần các thiết bị như lò đốt, nhiên liệu đốt hay lò đốt bằng điện, buồng đốt, bộ phận xử lý khí đốt Các sản phẩm đốt thường là các chất đơn giản như CO2, H2O, N2 khi các chất hữu cơ được oxi hóa hoàn toàn

Tuy nhiên, bên cạnh các phản ứng chính có thể có các quá trình phụ tạo ra các hợp chất rất độc hại Như trong quá trình đốt chất hữu cơ chứa clo, mạch vòng sẽ thải ra chất độc dioxin [5, 19] hoặc các chất hữu cơ mạch vòng (PCB) hay hữu cơ clo hóa khi đốt sẽ tạo ra dibenzodioxin và furan Mặt khác, theo tính toán thực tế

cho thấy giá thành chi phí đốt chất thải thường cao nên phương pháp này không được ưu tiên nhiều

1.2.2.5 Phương pháp phân hủy bằng bức xạ UV

Hợp chất nitro thơm có thể bị chuyển hóa thành các sản phẩm: CO2, HNO3, H2O bằng năng lượng UV Phương pháp này thường được kết hợp với tác nhân oxy hóa khác như ozon, H2O2 [14] Sử dụng quá trình oxy hóa nâng cao có tác nhân ánh sáng như UV/ H2O2, UV/O3, quá trình Fenton …Ở một số nước, phương pháp này

đã được thương mại hóa, áp dụng xử lý nước thải nhiễm các chất hữu cơ Tuy nhiên, với loại chất thải chứa hợp chất nổ thì chủ yếu mới là kết quả thử nghiệm [6] Ở trong nước cũng đã có các công trình nghiên cứu sử dụng bức xạ UV có thêm các tác nhân oxy hóa như O3, H2O2, TiO2 sẽ tăng hiệu quả xử lý

1.2.2.6 Phương pháp ozon hóa

Dùng ozon để chuyển hóa các chất hữu cơ (đặc biệt là các hợp chất nitro thơm) có độc tính trong nước thải là một phương pháp mới chưa được áp dụng rộng rãi Ozon là một tác nhân oxy hóa mạnh và là một chất cộng hợp mạnh dẫn đến nhiều ứng dụng đặc biệt Trong công nghệ hóa học nó giữ vai trò tối ưu trong các quá trình oxy hóa hoặc cộng hợp Đặc biệt là khả năng phản ứng với các liên kết đôi trong phân tử nitro thơm Trong quá trình phản ứng với các liên kết đôi trong phân tử nitro thơm sẽ xảy ra hiện tượng phá vòng và tạo thành các axit béo, các axit này về sau sẽ được chuyển hóa thành các sản phẩm trao đổi trung gian Quá trình

xử lý tiếp tục đến sản phẩm cuối cùng là H2O, CO2, HNO3

Phương pháp ozon hóa nước thải chứa hợp chất nitro thơm, ngoài sản phẩm cuối cùng không gây ô nhiễm mà trong quá trình xử lý các chất hữu cơ khác trong nước kể, thải cũng bị oxy hóa Nước thải sau khi xử lý có chỉ số COD, mùi, độ đục giảm đáng chỉ số BOD gần như không còn, lượng oxy hòa tan trong nước tăng lên

1.2.2.7 Phương pháp điện hóa

Nguyên tắc của phương pháp điện hóa là chuyển hóa các nhóm nitro thơm thành các nhóm amin bằng sự khử điện hóa trên catốt và oxi hóa các sản phẩm thu được trên anốt đến CO2, H2O

Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm phương pháp này ở quy mô phòng thí nghiệm cho thấy khả năng phân huỷ điện hóa của TNR nhanh và vô cơ hóa hoàn toàn, còn TNT, DNT, RDX, thì tốc độ phân huỷ chậm hơn

Ưu điểm của phương pháp điện phân là kỹ thuật thực hiện không phức tạp, có khả năng phân huỷ triệt để và nhanh chất ô nhiễm Đặc biệt là nguồn nước thải nhiễm các nguyên liệu sản xuất chất gây nổ như TNR, styphnat chì, rất khó xử lý bằng các phương pháp khác Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn một số hạn chế như có khí clo sinh ra trong quá trình điện phân, dây chuyền điện phân cồng kềnh và tốn kém

1.2.2.8 Phương pháp sinh học

Bản chất của phương pháp sinh học được sử dụng trong công nghệ xử lý nước thải là sử dụng khả năng tồn tại, phát triển của vi sinh vật để phân hủy các chất bẩn hữu cơ trong nước thải Phương pháp sinh hóa có thể dùng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải sản xuất chứa các chất hữu cơ hòa tan hoặc phân tán nhỏ Sản phẩn cuối cùng của quá trình phân hủy sinh hóa các chất bẩn thường là: khí cacbonic, nitơ, ion sunfat… Nước thải sau xử lý sẽ được kiểm tra các chỉ số đặc trưng như BOD, COD hoặc DO

Yêu cầu của nước thải khi xử lý bằng phương pháp này là không chứa các chất độc và tạp chất, các muối kim loại nặng hoặc nồng độ của chúng không vượt quá nồng độ cực đại cho phép và có tỷ số BOD/COD  0,5

1.2.2.9 Phương pháp xử lý bằng thực vật bậc cao

Xử lý thực vật bậc cao là sử dụng cây cối để loại bỏ, kiềm chế hoặc làm giảm mức độ độc hại với môi trường của các chất gây ô nhiễm Có thể kết hợp giữa biện

pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vậy và vi sinh vật để rút ngắn thời gian xử lý Xử lý chất ô nhiễm bằng thực vật là một giải pháp công nghệ mới đã được nghiên cứu và ứng dụng khá rộng rãi trên thế giới Đây là một phương pháp xử lý sinh học có hiệu quả cao, giá thành thấp và an toàn với môi trường Công nghệ này có thể ứng dụng với cả đất và nước ô nhiễm

1.3 SƠ LƢỢC VỀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỢP CHẤT NITRO THƠM BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT

1.3.1 Sơ lƣợc về sắt và muối amoni pesunfat

- Sắt là kim loại phổ biến trong tự nhiên và đã được biết đến từ rất lâu với các ứng dụng quan trọng.Sắt có tính khử trung bình ở điều kiện thường Trong những năm gần đây, tính khử của sắt đã được ứng dụng trong việc xử lý nước ô nhiễm các chất hữu cơ, đặc biệt là ô nhiễm các hợp chất nitro

Muối amoni pesunfat (NH4)2S2O8

- Trong điều kiện khô ráo, amoni pesunfar bền, không bị phân hủy ở điều kiện thường Trong không khí ẩm phân hủy dần giải phóng oxi và tạo nên (NH4)2S2O7

- Trong dung dịch nước hoặc trong môi trường axit, nó bị thủy phân chậm ở nhiệt độ thường và nhanh khi đun nóng: S2O82- + 2H2O → 2HSO4-

+ H2O2

- Khi có chất xúc tác thích hợp H2O2 có thể chuyển hóa thành gốc hiđroxyl (OH*) là một gốc tự do có khả năng oxi hóa mạnh ứng dụng trong xử lý chất hữu

cơ gây ô nhiễm môi trường

- Muối amoni pesunfat là chất oxi hóa mạnh, thế oxi hóa chuẩn là 2,12V:

S2O82- + 2H+ +2e → 2HSO4Tuy nhiên, các phản ứng oxi hóa trực tiếp bằng amoni pesunfat thường xảy ra chậm ở điều kiện thường Khi có chất xúc tác như ion Ag+

-, Fe2+ thì tốc độ phản ứng tăng lên nhanh chóng Khi đó anion pesunfat (S2O82-) có khả năng bị hoạt hóa thành gốc sunfat tự do có hoạt tính oxi hóa rất mạnh là SO4*-

có thế oxi hóa là 2,6V

S2O82- + “chất xúc tác” → SO4*-

- Pesunfat anion có thể tạo ra supeoxit (O2*-) trong môi trường kiềm Theo một số công trình nghiên cứu của Watts chỉ ra, pesunfat có thể tạo ra gốc tự do sunfat (SO4*- ) và supeoxit bằng phản ứng kết hợp sau:

2S2O82- + 2H2O → 3SO4

+ SO4*- + O2*- + 4H+Tác giả đã giải thích phản ứng trên là do phản ứng giữa hiđropeoxyl (HOO- ) với anion pesunfat Anion hiđropeoxyl (HOO-) được tạo bởi Fe kim loại Trong môi trường kiềm, anion HOO- sẽ tương tác với S2O82- tạo ra gốc tự do SO4*- Hơn nữa, Watts còn chứng minh được rằng trong môi trường kiềm mạnh, gốc tự do sunfat còn phản ứng được với nhóm hiđroxyl OH- tạo thành gốc OH* và anion sunfat:

SO4* + OH- → SO4

+ OH *Như vậy hệ pesunfat trong môi trường kiềm, anion pesunfat sẽ được hoạt hóa thành các gốc tự do có khả năng oxi hóa rất mạnh Có thể phân hủy các chất gây ô

nhiễm môi trường như hexacloetan (HCA)

1.3.2 Ứng dụng sắt kim loại để xử lý các hợp chất nitro vòng thơm

Vai trò của sắt hóa trị không trong quá trình loại bỏ, xử lý các hợp chất hữu cơ bền gây ô nhiễm môi trường được thể hiện qua các chức năng sau:

 Vai trò là chất khử:

Sắt kim loại là chất khử trung bình nên các chất hữu cơ có tính oxi hóa cũng phản ứng với Fe Điển hình là các chất hữu cơ chứa các nhóm NO2-

(các hợp chất nitro thơm), các hợp chất hữu cơ chứa clo sẽ phản ứng với sắt giải phóng ra ion Cl-làm giảm tính độc hại của các hợp chất này Phản ứng diễn ra như sau:

Fe + RCl + H+ → Fe2+

+ RH + ClTrong dung dịch yếm khí (không có mặt O2) chỉ có nước, các tác nhân nhận electron có thể là H+

và H2O, chúng bị khử tạo ra OH– và H2 Quá trình tổng thể và

ăn mòn sắt trong hệ Fe – H2O được biểu diễn như sau:

Fe + 2 H+ → Fe2+ + H2

Fe + 2H2O → Fe2+ + H2 + 2OH–Trong trường hợp môi trường nước có oxi hòa tan, oxi sẽ dễ dàng nhận electron theo phương trình:

2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+

+ 4OH–Phản ứng của các chất oxi hóa dạng hữu cơ này với sắt kim loại được chứng minh bằng sự khử clo hoặc chuyển nhóm –NO2 sang nhóm –NH2.Các phản ứng tổng quát được mô tả như sau:

Fe + RX + H+ → Fe2+ + RH + X–

Phản ứng xảy ra qua 3 giai đoạn mỗi giai đoạn chất oxi hóa nhận 2e từ Fe0 Tốc

độ phản ứng phụ thuộc vào hằng số tốc độ phản ứng trên Các hợp chất hữu cơ này sau khi bị khử bởi sắt kim loại, tính độc hại sẽ giảm và sau đó có thể loại bỏ ra khỏi môi trường bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp sinh học, hấp phụ

1.3.3 Xử lý hợp chất nitro thơm bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng Fe kim loại trong xử lý môi trường

ô nhiễm các hợp chất hữu cơ đã được chỉ ra Tuy nhiên sử dụng sắt kim loại vào việc xử lý thường chỉ thu được hiệu quả nhất định, trong phạm vi hẹp, những chất hữu cơ thơm thường hiệu suất thấp Gần đây có một số nghiên cứu giữa Fe kết hợp với chất oxi hóa như KMnO4 hoặc hệ Fenton, nhằm tạo ra những gốc tự do có khả năng hoạt hóa rất mạnh như OH*, tuy nhiên thời gian tồn tại của gốc tự do hoặc chất oxi hóa trong điều kiện phản ứng thường rất ngắn Nên hiệu quả xử lý thường

cacbon tetraclorua, TCE

Quá trình tạo gốc tự do sunfat SO4*

- từ sắt kim loại và amoni pesunfat được thực bởi hai giai đoạn

+ Giai đoạn 1 là giai đoạn oxi hóa Fe0

thành Fe2+ bằng oxi không khí theo phương trình sau:

2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe2+

+ 4OH- Quá trình này cũng có thể được thực hiện trong môi trường axit do quá trình

Fe+ 2H+ → Fe2+ + H2

+ Giai đoạn 2 là giai đoạn hoạt hóa pesunfat của Fe2+

tạo thành gốc tự do sunfat SO4*-

Fe2+ + S2O82- → Fe3+ + SO42- + SO4*- Khi cho hệ Fe0

kết hợp với S2O82- tương tác với hợp chất nitro thơm như TNR, khi đó gốc tự do SO4*-

là một chất oxi hóa mạnh sẽ tương tác với vòng thơm, khoáng hóa TNR thành các hợp chất vô cơ như CO2 và H2O, N2 Quá trình được

mô tả bằng sơ đồ sau:

TNR + SO4*- → CO2 + H2O + N2 Chất hữu cơ sẽ bị phá hủy bởi gốc SO4*

- theo phương trình trên Vậy có thể ứng dụng hệ thống Fe kim loại kết hợp với muối (NH4)2S2O8 vào xử lý các chất hữu cơ độc hại khó phân hủy như NB, TNT, TNR Với hiệu suất xử lý khá cao

1.4 SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ [1]

1.4.1 Nguyên tắc của phương pháp

Nhóm các phương pháp phân tích cực phổ là những phương pháp quan trọng nhất trong số các phương pháp phân tích điện hóa hiện đại Các phương pháp này đều dựa trên lý thuyết về quá trình điện cực, phụ thuộc chủ yếu vào việc đưa chất điện hoạt từ trong lòng dung dịch đến bề mặt điện cực làm việc và ghi đường von – ampe (đường biểu diễn sự phụ thuộc cường độ dòng Faraday vào giá trị thế của

điện cực làm việc so với điện cực so sánh)

có chiều dài khoảng 10 – 15cm, với đường kính trong khoảng 30 - 50µm mao quản được nối với bình chứa Hg bằng một ống dẫn nhỏ polietilen

Trong điện cực giọt rơi, giọt Hg liên tục được hình thành ở đầu mao quản

và rơi ra do lực hấp dẫn, kích thước và chu kì (hay tốc độ chảy) của giọt Hg được điều khiển bởi kích thước mao quản và chiều cao của bình chứa Hg Tốc

độ đó được quy ước tính bằng khối lượng Hg rơi ra khỏi mao quản trong một đơn vị thời gian (theo mg/s) Thông thường người ta chọn kích thước mao quản

và chiều cao bình chứa sao cho tốc độ chảy khoảng 1,5 ÷ 4,0mg/s Chu kì mỗi giọt khoảng từ 2s – 6s

Trong điện cực giọt treo (thường dùng trong phân tích von-ampe hòa tan và von-ampe vòng), giọt Hg có kích thước nhỏ, có thể thay đổi được tùy theo yêu cầu thực nghiệm Giọt được hình thành rất nhanh và được giữ ở đầu mao quản trong quá trình đo

Ưu điểm của điện cực giọt Hg

- Khoảng thế phân tích rộng, quá thế H2 trên điện cực giọt Hg lớn, vì vậy ở rộng khoảng thế phân tích đến -1V (so với điện cực calomem bão hòa) trong môi trường axit và đến -2V trong môi trường bazơ Tuy nhiên do có quá trình oxi hóa của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến -0,3V hoặc 0,4 (so với điện cực calomen) tùy vào môi trường

- Bề mặt giọt luôn được đổi mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm phản ứng điện cực

- Với các điện cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van khí,

do vậy độ lặp của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi phân tích

- Kích thước giọt nhỏ nên lượng chất tiêu tốn khi phân tích là không đáng

kể do đó sự giảm nồng độ trong quá trình phân tích do sự oxi hóa khử trên điện cực thực tế là không xảy ra

xác định được 10-5 M và khả năng xác định nhiều chất trong cùng một hỗn hợp

là khó khăn, độ chọn lọc kém

- Với kỹ thuật quét thế, kỹ thuật ghi dòng hiện đại đã khắc phục được nhược điểm đó, đồng nghĩa với tăng độ nhạy lên rất nhiều Có thể kể đến :

o Cực phổ sóng vuông (SqW)

o Cực phổ xoay chiều hình sin (AC)

o Cực phổ thường và cực phổ xung vi phân (NP và DP)

o Các phương pháp von-ampe trên điện cực đĩa quay

o Phân tích điện hóa hòa tan

Với độ nhạy đối với

M Cực phổ sóng vuông xung vi phân 10-4– 10-8

M Von ampe hòa tan Anot điện cực giọt thủy ngân treo 10-6 – 10-9 M Vôn Ampe hòa tan Anot dùng điện cực màng thủy ngân trên

Sự phụ thuộc dòng cực đại trong cưc phổ xung vi phân vào các thông số của quá trình đo cực phổ được tính toán lý thuyết cho hệ thức sau :

i = K.C (1.1) Trong đó

1(

)1()t/D(nFS

i

2 / 1 x

1

2RTW

1/2

3,52RT 90W

độ chọn lọc

r¬i

Giät r¬i

E

2-5mV E= 10-100 mV

2-5mV 1-50 ms

E i

E nÒn

Hình 1.2 Sơ đồ biểu diễn thế theo thời gian và dạng sóng cực phổ trong một số

phương pháp

(a) : Thế biến thiên trong thời gian đo cực phổ

(b) : Thế biến thiên trong 1 chu kì giọt (thời điểm ghi dòng)

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0

CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM

2.1 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

Đề tài được thực hiện qua 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Khảo sát điều kiện tối ưu cho quá trình phân tích, theo dõi hàm

lượng TNT trên máy cực phổ

Giai đoạn 2: Xây dựng đường chuẩn thể hiện sự phụ thuộc chiều cao sóng cực

phổ vào nồng độ TNT Kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn

Giai đoạn 3: Gồm các công việc sau:

+ Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat

+ Tiến hành xử lý các mẫu tự tạo và xác định hàm lượng TNT còn lại sau các khoảng thời gian xử lý

2.2 DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT

2.2.1 Dụng cụ và thiết bị

- Máy cực phổ đa năng 757 VA Computrace, Điện cực giọt thuỷ ngân treo

- Máy đo pH Indolab của Đức

- Cân phân tích điện tử (CHYO) có độ chính xác ± 0,0001 gam, cân kĩ thuật

có độ chính xác ± 0,1 gam

- Các dụng cụ: pipet, cốc thủy tinh, bình định mức có độ chính xác cao

2.2.2 Hóa chất

- 2,4,6-trinitro toluoen (TNT): độ tinh khiết 99,5%, dạng bột (Merck - Đức)

- Nước cất được sử dụng là nước cất hai lần

- Bột sắt tinh khiết có thành phần hoá học là: C: 0,02%, S: 0,008%, Si: 0,003%, P: 0,002%, Mn: 0,002%

- Các dung dịch: đệm amoni (pH = 10), HCl 0,1M; HCl 10%; NaOH 0,1M

- Muối (NH4)2S2O8 tinh thể (Đức)

2.3 KHẢO SÁT CÁC ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU ĐỂ PHÂN TÍCH TNT TRÊN MÁY CỰC PHỔ

Phân tích TNT trên máy cực phổ đòi hỏi phải khảo sát chế độ làm việc của máy đo cũng như nền cực phổ để tăng độ nhạy, độ lặp và độ chính xác của phương pháp Dựa trên cơ sở lý thuyết cực phổ và tham khảo các tài liệu đã công bố chúng tôi tiến hành khảo sát một số yếu tố quan trọng sau với dung dịch TNT chuẩn có nồng độ C = 80,0 mg/l

2.3.1 Khảo sát kích thước giọt thủy ngân

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni có pH=10,0 và

2,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức; điều chỉnh pH của dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân Tiến hành đo và thay đổi kích thước giọt thủy ngân trong khoảng đơn vị đo từ 1,0 → 10,0 Với mỗi giá trị kích thước giọt thủy ngân tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.1 trong chương III

2.3.2 Khảo sát biên độ xung

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 vào

bình định mức 25,0ml và 1,0 ml dung dịch mẫu phân tích; thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân Khảo sát biên độ xung trong khoảng 0,010,1V Với mỗi giá trị biên độ xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.2 trong chương III

2.3.3.Khảo sát thời gian đặt một xung

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 và 1,0

ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml, thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức; điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân Khảo sát thời gian đặt một xung trong khoảng 0,01s0,1s Với mỗi thời điểm đặt xung, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.3 trong chương III

2.3.4 Khảo sát thời gian đuổi khí

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH=10,0 và 1,0

ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức điều chỉnh pH dung dịch đạt giá trị pH=10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân Đặt các trị đo ở điều kiện tối ưu đã khảo sát Khảo sát thời gian đuổi khí oxi trong hệ phản ứng trong khoảng thời gian từ 30s đến 350s Với mỗi thời gian đuổi khí, tiến hành đo lặp 3 lần và lấy chiều cao pic trung bình Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.4 trong chương III

2.3.5 Khảo sát nền cực phổ

Cách tiến hành: Lấy chính xác 15,0 ml dung dịch đệm amoni pH = 10,0 và

1,0 ml dung dịch mẫu phân tíchvào bình định mức 25,0 ml; thêm nước cất 2 lần tới vạch định mức; điều chỉnh pH = 10,0; chuyển toàn bộ dung dịch vào bình điện phân Khảo sát ở pH=10,0, sau đó thay đổi pH của hệ bằng dung dịch HCl 0,1M, lần lượt ở các pH từ 9,0 – 3,0 Ở mỗi giá trị pH, tiến hành đo lặp 3 lần, lấy chiều cao pic trung bình Kết quả được chỉ ra trong bảng 3.5 trong chương III

2.4 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ TNT

Pha các dung dịch chuẩn: Lấy chính xác 0,25; 0,50; 1,00; 1,50; 1,75; 2,00;

2,50 dung dịch chứa TNT (CTNT = 80mg/l) vào bình định mức 25,0 ml được đánh

số từ 1 đến 7, thêm 15,0 ml dung dịch đệm amoni ( NH3 + NH4Cl ), pH =10,00 rồi định mức thành 25,0 ml Đem từng dung dịch đi kiểm tra pH (nếu có thay đổi thì điều chỉnh lại) Tiến hành đo các mẫu trên máy cực phổvới các điều kiện tối ưu đã khảo sát (được đề cập ở mục 3.1.5 phần kết quả)

Từ các phổ đồ, ghi lại chiều cao pic ứng với các nồng độ đã pha Tiến hành xử

lý thống kê sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ TNT theo nguyên lí bình phương tối thiểu thu được phương trình đường chuẩn của TNT Kết quả chiều cao pic của các dung dịch chuẩn sẽ được đề cập ở chương III

2.5 ĐÁNH GIÁ PHƯƠNG PHÁP CỰC PHỔ VÀ KIỂM TRA ĐƯỜNG CHUẨN CỦA TNT

Đánh giá phương pháp cực phổ và kiểm tra đường chuẩn là yêu cầu quan trọng cho việc phân tích định lượng TNT Đánh giá dựa vào các tiêu chí như tính thích hợp của hệ thống cực phổ, độ lặp lại của phép đo, độ đúng của phương pháp

và độ chính xác của đường chuẩn

2.5.1 Kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn bằng các mẫu tự tạo

Để kiểm tra độ chính xác của đường chuẩn xây dựng được, tiến hành thí nghiệm như sau:

Pha 3 dung dịch TNT chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2 mg/l Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch TNT trên máy cực phổ với điều kiện tối ưu Ghi lại các kết quả chiều cao pic (Ip) Thay giá trị Ip vào phương trình đường chuẩn và tính nồng độ TNT theo phương trình đường chuẩn Đánh giá thống

kê kết quả thu được để so sánh nồng độ tính theo phương trình đường chuẩn và nồng độ đã biết, từ đó kết luận về độ chính xác của đường chuẩn

2.5.2 Kiểm tra tính thích hợp của hệ thống cực phổ

Để khảo sát tính thích hợp của hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace, tiến hành thí nghiệm như sau: sử dụng dung dịch chuẩn có nồng độ 3,2 mg/l, tiến hành đo lặp lại 6 lần Trên các phổ đồ thu lấy giá trị E1/2 và Ip Xử lý thống kê để đánh giá độ lệch chuẩn tương đối của các đại lượng thế bán sóng và chiều cao dòng khuếch tán Từ đó kết luận về tính thích hợp của hệ thống cực phổ áp dụng cho quá trình phân tích TNT

2.5.3 Kiểm tra độ lặp kết quả đo trong phương pháp cực phổ

Để kiểm tra độ lặp lại của kết quả đo, tiến hành thí nghiệm như sau:

Pha 3 dung dịch TNT chuẩn có nồng độ lần lượt là 1,6 mg/l; 4,0 mg/l; 7,2 mg/l Tiến hành đo lặp lại 8 lần với mỗi dung dịch TNT trên máy cực phổ với điều kiện tối ưu Đánh giá độ phân tán của số liệu dựa vào giá trị độ lệch chuẩn tương

đối (RSD%) Với độ lệch chuẩn tương đối: 100

X

S

%RSD 

2.6 XỬ LÝ TNT BẰNG SẮT KIM LOẠI KẾT HỢP VỚI MUỐI AMONI PESUNFAT

2.6.1 Nghiên cứu quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại

 Khảo sát thời gian xử lý

Thí nghiệm 1: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10,0) và 0,1 ml dung

dịch TNT (CTNT = 80mg/l) cho vào cốc phân tích Tiến hành đo trên máy cực phổ, xác định nồng độ đầu của TNT Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe vào hệ nghiên cứu và khuấy đều hỗn hợp Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ

 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến quá trình xử lý:

Thí nghiệm 2: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10,0) và 0,1 ml dung

dịch TNT (CTNT = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích Tiến hành đo trên máy cực phổ, xác định nồng độ đầu của TNT Tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu với khối lượng Fe kim loại cho vào hệ phản ứng thay đổi lần lượt là: 0,10; 0,15; 0,2 gam Khuấy đều hỗn hợp Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định

nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ

 Khảo sát khả năng khuấy trộn tới quá trình xử lý TNT

Thí nghiệm 3: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 1 nhưng không khuấy trộn

hệ phản ứng trong suốt thời gian xử lý So sánh với thí nghiệm 1 để thấy ảnh hưởng của việc khuấy trộn

2.6.2 Nghiên cứu quá trình xử lý TNT bằng sắt kim loại kết hợp với muối amoni pesunfat

 Khảo sát thời gian xử lý:

Thí nghiệm 4: Lấy 15,0 ml dung dịch đệm amoni (pH= 10) và 0,1 ml dung

dịch TNT (CTNT = 80 mg/l) cho vào cốc phân tích Tiến hành đo trên máy cực phổ, xác định nồng độ đầu của TNT Thêm tiếp 0,1 gam bột Fe và 0,112 gam (NH4)2S2O8 vào hệ nghiên cứu và khuấy đều hỗn hợp Sau các thời điểm 5; 10; 15; 20; 25; 30 phút tiến hành xác định nồng độ của TNT còn lại bằng máy cực phổ

 Khảo sát khả năng khuấy trộn tới quá trình xử lý TNT

Thí nghiệm 5: Tiến hành tương tự như thí nghiệm 4 nhưng không khuấy trộn

hệ phản ứng trong suốt thời gian xử lý So sánh với thí nghiệm 4 để thấy ảnh hưởng của việc khuấy trộn

 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng Fe đến quá trình xử lý:

Thí nghiệm 6: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối

lượng muối amoni pesunfat và thay đổi khối lượng sắt lần lượt là 0,15 gam và 0,2

 Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng muối amoni pesufat

Thí nghiệm 7: Tiến hành tương tự như như thí nghiệm 4, giữ nguyên khối

lượng sắt và thay đổi khối lượng muối amoni pesunfat bằng 0,2 gam

 So sánh ảnh hưởng cách xử lý TNT khi cho (NH4)2S2O8 tại thời gian khác nhau

Thí nghiệm 8: Chuẩn bị các dung dịch đo như thí nghiệm 4, tiến hành nghiên

cứu sự thay đổi nồng độ TNT trong 5phút đầu khi có mặt của sắt, rồi cho vào hệ phản ứng 0,112gam (NH4)2S2O8, xác định lại nồng độ TNT tại từng thời điểm 10-15-20-25-30 phút

Thí nghiệm 9: Tương tự thí nghiệm 8, nhưng thay đổi thời gian cho

(NH4)2S2O8 sau 10phút xử lý TNT bằng Fe

2.7 XÁC ĐỊNH ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƢỢNG TNT BẰNG THIẾT BỊ CỰC PHỔ

2.7.1 Xác định định tính

Cách tiến hành:

- Khi đo phổ của dung dịch TNT chuẩn ở điều kiện tối ưu đã khảo sát trên

hệ thống cực phổ đa năng 757VA Computrace chúng tôi xác định được thế bán sóng (E1/2) và chiều cao sóng cực phổ của TNT (Ip)

- Với mẫu phân tích, để nhận biết định tính TNT chúng tôi tiến hành đo mẫu và ghi lại giá trị E1/2 và Ip của mẫu Đối chứng với giá trị E1/2 và Ip của mẫu chuẩn sẽ quy kết được pic nào là TNT

2.7.2 Xác định định lƣợng

Cách tiến hành: Để xác định hàm lượng TNT trước và sau các khoảng thời

gian xử lý khác nhau, chúng tôi sử dụng phương trình đường chuẩn đã xây dựng được (đường mô tả sự phụ thuộc chiều cao píc vào nồng độ TNT) Sau

khi đo mẫu phân tích, lấy giá trị Ip thay vào phương trình đường chuẩn để xác định nồng độ của TNT Nếu giá trị Ip nằm ngoài khoảng khảo sát, có thể dùng thêm phương pháp pha loãng hoặc thêm chuẩn

2.8 XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

Các kết quả đo chiều cao của pic TNT đều được thực hiện trong điều kiện tối

ưu đã khảo sát Việc xây dựng đường chuẩn, đánh giá đường chuẩn, tính hàm lượng trong mẫu được tiến hành xử lý thống kê toán học và tính toán trên chương trình phần mềm Microsoft Excel, Origin

CHƯƠNG III : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 NGHIÊN CỨU TÌM ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU ĐỂ XÁC ĐỊNH TNT TRÊN MÁY CỰC PHỔ

3.1.1.Khảo sát điều kiện tối ưu để phân tích TNT trên máy cực phổ đa năng

757 VA Computrace

3.1.1.1 Khảo sát kích thước giọt thủy ngân

Trong phương pháp cực phổ xung vi phân trên điện cực giọt treo (HMDE) thì kích thước giọt thủy ngân ảnh hưởng trực tiếp đến độ lặp của phép đo Khi tăng kích thước giọt thủy ngân làm diện tích bề mặt giọt tăng dẫn tới lượng chất tích tụ lên giọt thủy ngân cũng tăng, vì vậy tăng kích thước giọt cũng làm tăng độ nhạy của phép đo Nhưng khi kích thước giọt quá lớn thì dưới tác dụng của trọng lực giọt

dễ bị rơi trong quá trình phân tích dẫn tới kết quả kém chính xác Do đó cần phải khảo sát sự phụ thuộc của chiều cao Ip vào kích thước giọt

Ứng với dung dịch chuẩn TNT (C = 80 mg/l), kết quả khảo sát sự phụ thuộc chiều cao píc vào kích thước giọt Hg được chỉ ra ở bảng 3.1 sau:

Bảng 3.1: Sự phụ thuộc chiều cao sóng cực phổ vào kích thước giọt thủy ngân

Cỡ giọt Ip.107 (A) Cỡ giọt Ip.107 (A)