Phân tích đánh giá tổng lượng đồng và kẽm trong một số nguồn nước thải thuộc các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố đà nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA LÊ TÔN NHẬT VY PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ TỔNG LƯỢNG ĐỒNG VÀ KẼM TRONG MỘT SỐ NGUỒN NƯỚC THẢI THUỘC CÁC KHU CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN THÀ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

LÊ TÔN NHẬT VY

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ TỔNG LƯỢNG ĐỒNG VÀ KẼM TRONG MỘT SỐ NGUỒN NƯỚC THẢI THUỘC CÁC KHU CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CỬ NHÂN KHOA HỌC

Đà Nẵng, năm 2013

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

KHOA HÓA

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ TỔNG LƯỢNG ĐỒNG VÀ KẼM TRONG MỘT SỐ NGUỒN NƯỚC THẢI THUỘC CÁC KHU CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THỤ NGUYÊN TỬ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Sinh viên thực hiện : Lê Tôn Nhật Vy Lớp : 09CHP

Giáo viên hướng dẫn : ThS Lê Thị Mùi

Đà Nẵng, năm 2013

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn các bạn cùng lớp đã giúp đỡ tôi trong việc tìm kiếm tài liệu và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 12 tháng 5 năm 2013

Sinh viên

Lê Tôn Nhật Vy

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Vài nét về ngành công nghiệp tại Đà Nẵng .3

1.2 Giới thiệu về nước thải 4

1.3 Giới thiệu về nguyên tố đồng (Cu) 5

1.3.1 Tính chất vật lý và hóa học của đồng .5

1.3.2 Ứng dụng của đồng 6

1.3.3 Độc tính của đồng 7

1.4 Giới thiệu về nguyên tố kẽm (Zn) 8

1.4.1 Tính chất vật lý và hóa học của kẽm 8

1.4.2 Ứng dụng của kẽm 9

1.4.3 Độc tính của kẽm 10

1.5 Các phương pháp xác định đồng và kẽm 11

1.5.1 Phương pháp phân tích thể tích 11

1.5.2 Phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS 12

1.5.3 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES) 13

1.5.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) 14

1.5.5 Các phương pháp điện hóa 14

1.6 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 16

1.6.1 Cơ sở lí thuyết của phép đo 16

1.6.1.1 Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử 16

1.6.1.2 Cường độ vạch phổ 17

1.6.2 Nguyên tắc chung của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 17

1.6.3 Hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử 18

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo AAS 19

1.6.4.1 Các yếu tố vật lý 19

1.6.4.2 Các yếu tố hóa học 19

1.6.5 Các phương pháp định lượng bằng phép đo AAS 20

1.6.5.1 Phương pháp đường chuẩn 20

1.6.5.2 Phương pháp thêm chuẩn 21

1.7 Các phương pháp vô cơ hóa mẫu 22

1.7.1 Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô 22

1.7.2 Phương pháp vô cơ hóa mẫu ướt 22

1.7.3 Phương vô cơ hóa mẫu khô ướt kết hợp 22

CHƯƠNG 2 NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất 23

2.1.1 Thiết bị - Dụng cụ 23

2.1.2 Hóa chất 24

2.2 Chuẩn bị dung dịch làm việc 24

2.2.1 Pha dung dịch chuẩn Cu2+ 100mg/l, 10mg/l, 1mg/l 24

2.2.2 Pha dung dịch chuẩn Zn2+ 100mg/l, 10 mg/l, 1 mg/l 25

2.2.3 Pha dung dịch axit HCl 2% 25

2.3 Nội dung nghiên cứu 25

2.4 Thực nghiệm nghiên cứu các điều kiện phân tích xác định hàm lượng đồng và kẽm trong nước thải bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử 26

2.4.1 Các thông số tối ưu của máy 26

2.4.2 Khảo sát nồng độ đồng và kẽm trong axit sử dụng để vô cơ hóa mẫu 27

2.4.3 Phương trình đường chuẩn 27

2.4.4 Xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp 27

2.4.5 Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 28

2.5 Quy trình phân tích đồng và kẽm trong nước thải 29

2.6 Phân tích hàm lượng đồng và kẽm trong một số mẫu nước thải 29

2.6.1 Lấy mẫu và địa điểm lấy mẫu 29

2.6.1.1 Lấy mẫu 29

2.6.1.2 Địa điểm lấy mẫu 30

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 31

3.1 Kết quả kiểm tra hàm lượng đồng và kẽm trong axit sử dụng vô cơ hóa mẫu 31

3.2 Xây dựng đường chuẩn 31

3.2.1 Xây dựng đường chuẩn của Cu2+ 31

3.2.2 Xây dựng đường chuẩn của Zn2+ 32

3.3 Xác định hiệu suất thu hồi của phương pháp 33

3.4 Đánh giá sai số thống kê của phương pháp 34

3.5 Quy trình phân tích đồng và kẽm trong nước thải 35

3.6 Kết quả phân tích và đánh giá hàm lượng đồng và kẽm trong một số nguồn nước thải thuộc các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử 36

3.6.1 Kết quả phân tích mẫu nước thải đợt 1 40

3.6.2 Kết quả phân tích mẫu nước thải đợt 2 41

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

1 Kết luận 45

2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG BÁO CÁO

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng cùng với sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, khoa học, công nghệ, việc đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa và sự phát triển của các ngành công nghiệp đã đem lại những mặt trái không thể tránh khỏi, đó là sự ô nhiễm môi trường mà đặc biệt là sự ô nhiễm nước gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người, mà trong đó phải kể đến sự ô nhiễm các kim loại nặng Vì vậy, việc xác định, đánh giá các kim loại nặng trong nước để có thể đưa ra các biện pháp xử lí kịp thời là một vấn đề hết sức quan trọng và cần thiết

Tại thành phố Đà Nẵng, các khu công nghiệp chủ trương hạn chế tiếp nhận các

dự án đầu tư gây ô nhiễm môi trường, ngược lại dành mối quan tâm đặc biệt cho những

dự án sản xuất sạch, tuy nhiên công tác quản lý nước thải khu công nghiệp vẫn còn nhiều tồn tại mà trước hết là vấn đề về ý thức trách nhiệm của doanh nghiệp trong công tác bảo vệ môi trường Nhiều nhà máy, xí nghiệp đối phó bằng cách xây dựng hệ thống

xử lý nước thải cục bộ nhưng hiệu quả xử lý không cao, cũng có doanh nghiệp xả nước thải vượt quá tiêu chuẩn cho phép vào mạng lưới thu gom dẫn đến tình trạng quá tải của hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Trong nước thải có chứa một loạt các chất gây ô nhiễm ở dạng hữu cơ, vô cơ và vi sinh Trong đó, phải kể đến các ion kim loại nặng đặc biệt gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người như: đồng, chì, kẽm,

cadimi, niken… Chính vì lí do này, chúng tôi thực hiện đề tài: “Phân tích đánh giá

tổng lượng đồng và kẽm trong một số nguồn nước thải thuộc các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)” với 2 mục đích:

 Nghiên cứu các điều kiện tối ưu và xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng đồng và kẽm trong nước thải công nghiệp

 Đánh giá mức độ ô nhiễm của đồng và kẽm trong một số nguồn nước thải tại các khu công nghiệp thuộc địa bàn thành phố Đà Nẵng

2 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Với kết quả phân tích hàm lượng đồng và kẽm trong nước thải của một số khu công nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng sẽ góp phần xây dựng quy trình phân tích trong việc xác định đồng và kẽm trong nước thải công nghiệp phù hợp với điều kiện phân tích tại Đà Nẵng nói riêng và Việt Nam nói chung

Dựa vào kết quả phân tích sẽ đánh giá được mức độ ô nhiễm của đồng và kẽm trong các nguồn nước thải thuộc các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

từ đó có thể đề xuất các phương pháp giải quyết

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vài nét về ngành công nghi ệp tại Đà Nẵng [14]

Đà Nẵng là thành phố nằm ở trung độ của cả nước, là đầu mối giao thông nối

vùng Châu Á - Thái Bình Dương và Thế giới Các trung tâm kinh doanh thương mại quan trọng của các nước trong vùng Đông Nam Á và Thái Bình Dương đều nằm trong phạm vi bán kính 2000km mà tâm là Thành phố Đà Nẵng Thành phố hội đủ những điều kiện về truyền thống lịch sử, quy mô dân số, vị trí địa lý, hạ tầng kỹ thuật giao thông như sân bay quốc tế, cảng nước sâu,… để trở thành một trong những trung tâm

sản xuất công nghiệp, thương mại và du lịch quan trọng tại Việt Nam và Đông Nam Á

Với vị thế là trung tâm kinh tế của khu vực miền Trung - Tây Nguyên, Đà Nẵng

là nơi hội tụ các công ty lớn của các ngành dệt may, sản xuất hàng tiêu dùng, công nghiệp chế biến, công nghiệp cơ khí, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng Ngành công nghiệp của thành phố Đà Nẵng đạt tốc độ tăng trưởng bình quân 20%/năm.Thành phố đang đề ra mục tiêu trở thành một trong những địa phương đi đầu trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá của Việt Nam, trở thành thành phố công nghiệp trước năm 2020 Thành phố Đà Nẵng hiện có sáu khu công nghiệp với tổng diện tích quy hoạch 1141.91 ha, thu hút hơn 357 dự án với tổng vốn đăng ký 11.798 tỷ đồng và 766.3 triệu USD, tỷ lệ lấp đầy trung bình đạt 82% Không chỉ góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế, các khu công nghiệp còn tạo việc làm cho khoảng 65873 lao động, đồng

thời tạo điều kiện trong việc xử lý các tác động môi trường một cách tập trung Trên địa bàn thành phố hiện tại có 6 khu công nghiệp:

- Khu công nghiệp Hòa Khánh

- Khu công nghiệp Đà Nẵng

- Khu công nghiệp Liên Chiểu

- Khu công nghiệp Hòa Cầm

- Khu công nghiệp Dịch vụ và Thủy sản Thọ Quang

- Khu công nghiệp Hòa Khánh mở rộng

1.2 Giới thiệu về nước thải [8]

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nhu cầu của con người về nước ngày càng tăng, lượng nước thải do hoạt động công nghiệp và do sinh hoạt của con người thải vào môi trường ngày càng lớn

Nước thải được đưa vào nước bề mặt các loại hóa chất khác nhau, từ trạng thái tan, không tan cho đến dạng huyền phù, nhũ tương, các loại vi khuẩn, Do tương tác hóa học của chất này và do sự thay đổi pH của môi trường nên các sản phẩm thứ cấp được tạo thành Các chất kết tủa và huyền phù trong nước ngăn cản quá trình tự làm sạch của nước nhờ vi khuẩn Một số chất vô cơ và hữu cơ tan trong nước có ảnh hưởng độc hại tới sự phát triển của vi sinh vật trong nước Trong số các chất vô cơ phải kể đến các ion và hợp chất của chì, asen, crom, đồng, kẽm Các axit và bazơ cũng gây độc vì chúng làm thay đổi pH của nước Các khoảng pH nhỏ hơn 6.8 và lớn hơn 8.0 là những khoảng hạn chế sự phát triển của một số loại vi khuẩn cần thiết cho quá trình làm sạch nước Các chất độc và chất phóng xạ thải ra từ phòng thí nghiệm và các nhà máy cũng

là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước

Khó có thể thống kê được về sự phân loại rạch ròi về thành phần hóa học của các loại nước thải Có thể nói nước thải là một hệ dị thể phức tạp bao gồm nhiều chất tồn tại ở nhiều trạng thái khác nhau:

 Một số chất chủ yếu có trong nước thải của một số quy trình sản xuất công

nghiệp

Thủy tinh: Axit boric, K, Mn, Cu, As, Sn, sunfua

Khai khoáng: Các kim loại, axit vô cơ,…

Gia công gỗ: Flo, Zn,…

Đồ da: Ca, H2S, Na2S, Zn, Ni,…

Công nghiệp sơn: Ba, clorat, Cd, Co, Pb, Zn, axit,…

Chế tạo máy: Hợp chất amoni, axit, các kim loại, florua, clorua,…

Luyện kim: Các axit kim loại, sunfat, clo,…

Thuốc trừ sâu: Ba, Cd, Cu, Si, As, flo, clo, chất hữu cơ độc,…

Giấy: Xút, kim loại, clo, sunfat, sunfua,…

1.3 Giới thiệu về nguyên tố đồng (Cu)

1.3.1 Tính chất vật lý và hóa học của đồng [7]

 Tính chất vật lý

Đồng là một kim loại thuộc nhóm IB của bảng tuần hoàn

Bảng 1.1 Một số đặc điểm của nguyên tố đồng

Trạng thái oxi hóa đặc trưng của đồng là +1 và +2

Đồng (Cu) là kim loại có màu đỏ hoặc hồng sáng, có ánh kim, thuộc cấu trúc mạng tinh thể lập phương tâm diện Cu có khối lượng riêng lớn, mềm, dẻo, dễ kéo thành sợi, có nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi và nhiệt thăng hoa tương đối cao Tính dẫn nhiệt và dẫn điện của Cu rất tốt chỉ đứng thứ hai sau Ag Trong thiên nhiên, Cu có

Dưới đây là một số hằng số vật lí của đồng:

Bảng 1.2 Một số hằng số vật lí quan trọng của đồng

Độ dẫn điện (Hg = 1)

 Tính chất hóa học

Về mặt hóa học đồng là kim loại kém hoạt động

Ở nhiệt độ thường và trong không khí, đồng bị bao phủ một màng màu đỏ bao gồm đồng kim loại và đồng (I) oxit Oxit này được tạo nên bởi những phản ứng:

lục

bền sẽ bảo vệ đồng

và dung dịch xianua kim loại kiềm

 Trạng thái thiên nhiên

Đồng là nguyên tố tương đối phổ biến, trữ lượng trong vỏ trái đất là 0.003% Cu

có thể tồn tại ở dạng tự do

1.3.2 Ứng dụng của đồng [7]

Đồng là một trong số kim loại quan trọng bậc nhất của công nghiệp Nó có nhiều tính năng ưu việt: độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao, ít bị ôxi hoá, có độ bền cao và độ chống ăn mòn tốt Đồng có khả năng tạo nhiều hợp kim với các kim loại màu khác cho nhiều tính chất đa dạng Hợp kim quan trọng của đồng ứng dụng rộng rãi trong khoa học kĩ thuật là bronzơ ví dụ như bronzơ nhôm được dùng để chế tạo những chi tiết của động cơ máy bay, bronzơ chì được dùng để chế tạo những chế ổ trục của đầu máy hơi

nước, động cơ máy bay, động cơ tàu thủy và tuabin thủy lực, bronzơ berili bền đặc biệt

và có tính đàn hồi cao được dùng để chế lò xo cao cấp… Một phần lớn đồng được dùng để chế tạo đồng thau, đồng thanh và các hợp kim khác dùng trong chế tạo máy, chế tạo tàu biển, ôtô và nhiều thiết bị khác (25 – 30% tổng lượng đồng) Hợp kim đồng với niken có tính chống ăn mòn cao và dễ gia công, được dùng để chế tạo máy chính xác, y cụ, hoá tinh vi và dùng để dập tiền kim loại Đồng là vật liệu tốt để chế tạo thiết

bị hoá học: thiết bị chân không, thiết bi trao đổi nhiệt, nồi chưng cất v.v Đồng còn được dùng làm chất cho thêm vào thép kết cấu để tăng tính chống ăn mòn và tăng giới hạn chảy cuả thép Ngoài ra đồng còn được dùng trong xây dựng Muối đồng dùng để chế tạo sơn, thuốc trừ sâu và thuộc da

Đồng có một lượng bé trong thực vật và động vật, cần thiết cho quá trình tổng hợp hemoglobin và photpholit Cu hình thành một số lớn chất hữu cơ tổng hợp với protein, acid amin và một số chất khác mà chúng ta thường gặp trong nước trái cây

1.3.3 Độc tính của đồng [1]

Lượng đồng trong nước uống thường thấp chỉ vài μg/l nhưng ống nước và vật dụng chứa nước có mối hàn bằng đồng có thể làm tăng nồng độ đồng Nồng độ đồng trong nước uống có thể tăng lên sau một thời gian nước đọng ở trong ống

Đồng là nguyên tố cơ bản, lượng đồng đưa vào cơ thể từ thực phẩm vào khoảng 1-3 mg/ngày Các hợp chất của đồng có độc tính không cao so với các kim loại nặng khác, các muối đồng gây tổn thương đường tiêu hóa, gan, thận và niêm mạc Độc nhất

Với cá, khi hàm lượng đồng là 0.002 mg/l đã có 50% cá thí nghiệm bị chết Với khuẩn lam khi hàm lượng đồng là 0.01 mg/l sẽ làm chúng chết

Với thực vật khi hàm lượng đồng là 0.1 mg/l đã gây độc, khi hàm lượng đồng là 0.17 – 0.20 mg/l gây độc cho củ cải đường, cà chua, đại.Việc thừa đồng cũng gây ra những biểu hiện ngộ độc mà chúng có thể dẫn tới tình trạng cây chết Lý do của việc này là do dùng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu, đã khiến cho chất liệu đồng bị cặn lại trong đất từ năm này qua năm khác, ngay cả bón phân đồng sunfat cũng gây tác hại tương tự

1.4 Giới thiệu về nguyên tố kẽm (Zn)

1.4.1 Tính chất vật lý và hóa học của kẽm [7]

 Tính chất vật lý

Kẽm là một kim loại thuộc nhóm IIB của bảng tuần hoàn

Bảng 1.3 Một số đặc điểm của nguyên tố kẽm

Trạng thái oxi hóa đặc trưng của kẽm là +2

Kẽm là một kim loại màu trắng xanh, óng ánh, mềm, dễ nóng chảy và có hệ tinh thể lục phương Một số hợp kim với kẽm như đồng thau, là hợp kim của kẽm và đồng Các kim loại khác được biết là có thể tạo hợp kim với kẽm như nhôm, antimon, vàng, sắt, chì, thủy ngân, bạc, thiếc, coban, niken và natri

Dưới đây là một số hằng số vật lí của kẽm:

Bảng 1.4 Một số hằng số vật lí quan trọng của kẽm

 Tính chất hóa học

Kẽm là nguyên tố tương đối hoạt động

Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ Nhưng ở nhiệt độ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành ngọn lửa màu lam và sáng chói

Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Ở nhiệt độ thường, Zn bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước thành oxit:

 Trạng thái thiên nhiên

Kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến, chiếm khoảng 0,0015 % tổng số nguyên

tử trong vỏ trái đất

còn chiếm lượng đáng kể trong cơ thể con người và động vật

1.4.2 Ứng dụng của kẽm [7]

Kẽm dễ dàng tạo hợp kim với nhiều kim loại màu khác cho các hợp kim có giá trị Ngoài ra kẽm còn có tính đúc tốt Kẽm được dùng phổ biến nhất để tráng mạ lên sắt

ở dạng tấm, ống, dây và các dạng chi tiết khác Sắt được tráng kẽm có khả năng chống

ăn mòn cao trong điều kiện thường cũng như trong điều kiện khí công nghiệp và không

khí vùng biển Hợp kim cơ sở kẽm có pha thêm nhôm, đồng, magiê có độ bền cơ học cao được dùng để chế tạo các chi tiết trong đầu máy, ổ trục toa xe thay cho đồng thanh

và babit Kẽm là cấu tử của hợp kim cơ sở đồng: đồng thau, babit và đồng thanh Riêng

để sản xuất đồng thau cần tới 15% tổng lượng kẽm Kẽm được dùng để chế tạo pin Trong luyện kim, kẽm được dùng để làm sạch dung dịch và dùng trong quá trình thu vàng, bạc từ dung dịch xianua Oxit kẽm là nguyên liệu chính để sản xuất bột màu, sơn, men và dùng trong sản xuất cao su, vải sơn v.v Clorua kẽm dùng để tẩm gỗ chống mục và tẩy trắng vải

Kẽm còn có một lượng đáng kể trong thực vật và động vật Kẽm có trong enzim cacbahiđrazơ là chất xúc tác quá trình phân hủy của hiđroocacbonat ở trong máu và do

đó đảm bảo tốc độ cần thiết của quá trình hô hấp và trao đổi khí Kẽm còn có trong insulin là hocmon có vai trò điều chỉnh độ đường ở trong máu

1.4.3 Độc tính của kẽm [1]

Kẽm là nguyên tố vi lượng được tìm thấy trong nhiều loại thực phẩm và nước uống dưới hình thức các phức chất hữu cơ Các muối kẽm hòa tan đều độc Khi ngộ độc kẽm sẽ cảm thấy miệng có vị kim loại, đau bụng, mạch chậm, co giật Chế độ ăn thường là nguồn cung cấp kẽm chính cho cơ thể

Mặc dù lượng kẽm trong nước ngầm thường không vượt quá 0.01 – 0.05mg/l, nhưng riêng nước máy có nồng độ kẽm cao hơn nhiều đo sự hoà tan kẽm từ ống dẫn nước Độc tính của chúng phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và độ cứng của nước

 Đối với cây trồng: Sự dư thừa Zn gây độc đối với cây trồng khi Zn tích tụ trong

đất quá cao Dư thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục Sự tích tụ Zn trong cây quá nhiều gây một số mối liên hệ đến mức dư lượng Zn trong cơ thể người và góp phần phát triển thêm sự tích tụ Zn trong môi trường mà đặc biệt là môi trường đất

 Đối với con người: Zn là dinh dưỡng thiết yếu và nó sẽ gây ra các chứng bệnh

nếu thiếu hụt cũng như dư thừa Trong cơ thể con người, Zn thường tích tụ chủ yếu ở trong gan, là bộ phận tích tụ chính của các nguyên tố vi lượng trong cơ thể, khoảng 2 g

Zn được thận lọc mỗi ngày Zn còn có khả năng gây ung thư đột biến, gây ngộ độc thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn nhiễm Sự thiếu hụt Zn trong cơ thể gây ra các triệu chứng như bệnh mù màu, viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác

1.5 Các phương pháp xác định đồng và kẽm [3, 6, 8]

Hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau để xác định hàm lượng các kim loại đồng, kẽm như: phương pháp thể tích, phương pháp đo quang, phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES), phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phương pháp phổ huỳnh quang (AFS), phương pháp phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng plasma (ICP –AES), phương pháp điện hóa, phương pháp sắc kí

1.5.1 Phương pháp phân tích thể tích

Phân tích thể tích là phương pháp phân tích định lượng dựa trên việc đo thể tích dung dịch chuẩn (đã biết chính xác nồng độ) cần dùng để phản ứng vừa đủ với chất cần xác định có trong dung dịch phân tích

CuI hấp phụ I2 nên người ta thường thêm CNS- vào để tạo thành CuCNS để ngăn chặn hiện tượng hấp phụ này, đồng thời làm tăng thế oxi hóa khử của cặp

 Xác định Zn

Phép xác định kẽm bằng chuẩn độ complexon trong dung dịch đệm amoni có

pH = 10 dùng chỉ thị ericromden T, điểm tương đương rất rõ rệt

hơn, ETOO bị đẩy ra có màu xanh lam Khi chuẩn trong môi trường kiềm những chỉ thị thích hợp là pyrocatesin; xincon; tím napholic; metyltimol xanh hoặc murexit

1.5.2 Phương pháp trắc quang phân tử UV – VIS

Phương pháp phân tích đo quang là phương pháp phân tích công cụ dựa trên việc đo những tín hiệu bức xạ điện từ và tương tác của bức xạ điện từ với chất nghiên cứu Phương pháp có ưu điểm là tiến hành nhanh, thuận lợi Có độ nhạy cao, độ chính

Định lượng đồng bằng phương pháp trắc quang có thể tiến hành với các thuốc thử hữu cơ như dithizon, natridiethyldithiocacbomat, axit rubeanic, 2,2’-biquinoline, cupferon

Xác định đồng bằng thuốc thử dithizon

có lượng lớn Phương pháp này rất nhạy có thể xác định được khoảng 5μg Cu với dung

môi chiết là CCl4 Do độ hấp thụ ánh sáng của dung dịch bước sóng l = 535 nm Giới hạn phát hiện của phép do là 0.05 ppm

Phức tạo thành có mầu đỏ nâu, khó tan trong nước nhưng tan nhiều trong một số dung

thường tiến hành chiết trắc quang Cường độ màu của pha hữu cơ sau khi chiết tỉ lệ

tại bước sóng 440 nm Trong phương pháp này có một sô ion gây cản trở cho việc xác

thể loại trừ ảnh hưởng của các ion này bằng cách thêm vào một lượng chất che như amonixitrat, axit xitric, EDTA, kali natri tactrat…

Hàm lượng đồng được xác định theo phương pháp quang phổ đo quang vi sai ở

M Tarek M Zaki, Abdel-Ghany Raghebz & Adel S Mohamed đã xác định

1,44 ppm

1.5.3 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)

Trong phương pháp phổ phát xạ nguyên tử, việc phân tích định lượng dựa trên

cơ sở cường độ vạch phổ phát xạ của nguyên tố cần phân tích trong những điều kiện nhất định tỉ lệ tuyến tính với nồng độ của nguyên tố trong mẫu phân tích theo công thức:

I = K.C

Trong đó K là hằng số thực nghiệm, phụ thuộc vào điều kiện hoá hơi, nguyên tử hóa mẫu và kích thích phổ của đám hơi nguyên tử tự do

Để xác định Cu và Zn bằng phương pháp AES, chọn bước sóng lần lượt là 324.7nm và 213.9 nm Phương pháp này đạt độ nhạy 1ppm khi dùng nguồn kích thích

là hồ quang điện và 5ppb khi dùng nguồn kích thích là plasma

Phương pháp này có ưu điểm là rất thích hợp cho quá trình xác định một loạt các mẫu của cùng một nguyên tố

1.5.4 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng để xác định các kim loại trong các mẫu quặng, đất, đá, nước khoáng, các mẫu của y học, sinh học, các sản phẩm nông nghiệp, rau quả, thực phẩm, nước uống, các nguyên tố vi lượng trong phân bón, trong thức ăn gia súc, v.v Ở nhiều nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành một phương pháp tiêu chuẩn để định lượng nhiều kim loại

Đồng và kẽm được xác định bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa không khí – axetilen Đồng được đo tại bước sóng 324.8 nm, kẽm được

đo tại bước sóng 213.9 nm

1.5.5 Các phương pháp đi ện hóa

dòng phụ thuộc thế điện phân trong dung dịch và thế điện cực Người ta tiến hành điện phân và đo cường độ dòng với một dãy dung dịch chuẩn biết trước nồng độ Dựa vào

đồ thị xác định được nồng độ chất phân tích khi biết cường độ dòng Giá trị thế bán sóng cho biết thành phần định tính, chiều cao sóng cho biết thành phần định lượng của chất phân tích

Phương pháp cực phổ dòng một chiều hay còn gọi là phương pháp cực phổ cố điển được áp dụng trên nhiều lĩnh vực của hóa phân tích Ưu điểm cơ bản của phương pháp cực phổ là thiết bị tương đối đơn giản mà có thể phân tích nhanh nhạy chính xác

hàng loạt các chất hữu cơ và vô cơ mà không cần tách riêng chúng khỏi các thành phần hỗn hợp

Để phân tích kim loại bằng phương pháp cực phổ cổ điển, người ta tiến hành

hòa Để xác định đồng người ta dùng sóng thứ hai Trong nền này đa số các ion kim loại khác bị khử ở thế âm hơn và do đó không gây ảnh hưởng đến việc xác định đồng

Phương pháp von-ampe hòa tan thích hợp để xác định đồng trong các loại nước thiên nhiên, nước sạch và có thể xác định đồng thời kim loại Cu, Zn Người ta thêm dung dịch đệm cacbonat vào dung dịch phân tích (pH = 10 – 10.5) với sự có mặt của

kim loại trên điện cực thủy ngân tĩnh ở -1,8 V (so với điện cực Ag/AgCl) trong khoảng

+ Giai đoạn hòa tan được tiến hành bằng cách quét thế theo chiều dương từ

-1000 mV đến -100 mV Đường von-ampe hòa tan được ghi bằng kỹ thuật xung vi phân

 Trong tất cả các phương pháp phân tích xác định trên, phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử với nhiều đặc tính ưu việt như độ chọn lọc, độ nhạy và độ chính xác cao, đơn giản trong vận hành vì vậy chúng tôi sử dụng phương pháp AAS để xác định hàm lượng các kim loại trong các mẫu nước thải thuộc các khu công nghiệp trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

1.6 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử [2, 3]

Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử là kỹ thuật phân tích hóa lý đã và đang được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật, trong sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, y dược, địa hóa, hóa học Đặc biệt ở các nước phát triển, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã trở thành phương pháp dùng để phân tích lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau như đất, nước, không khí, thực

phẩm,

Ở Việt nam các máy đo quang phổ hấp thụ nguyên tử bắt đầu được đưa vào sử dụng từ những năm 70 Với kỹ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa sử dụng không khí nén và axetylen hoặc nitơ oxit và axetylen hiện nay người ta có thể xác định được trên

60 nguyên tố kim loại và hàng trăm chất khác thông qua phương pháp phân tích gián tiếp bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử Kết hợp các kỹ thuật hóa hơi lạnh và nguyên

tử hóa nhiệt điện phương pháp đã cho giới hạn phát hiện đạt tới cỡ 0.1 ppb

1.6.1 Cơ sở lí thuyết của phép đo

1.6.1.1 Sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyên tử

Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân

tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử Quá trình này gọi là quá trình hấp thụ nguyên tử Tuy nhiên, nguyên tử không hấp thụ tất cả các bức xạ mà nó phát ra trong quá trình phát xạ Quá trình hấp thụ xảy ra đối với các vạch nhạy, vạch đặc trưng của nguyên tố

l là chiều dày đám hơi nguyên tử

1.6.2 Nguyên tắc chung của phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử

Để thực hiện phép đo AAS của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau:

- Chọn các điều kiện và trang thiết bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hoặc dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do

- Chiếu chùm tia bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa điều chế được ở trên , các nguyên tử của các nguyên tố cần phân tích trong đấm hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ xác định và tạo ra phổ hấp thụ

- Nhờ một hệ thống quang học, thu toàn bộ chùm tia sáng, phân ly và chọn một vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó Trong một giới hạn nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố ở trong mẫu phân tích theo phương trình :

k là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tất cả các điều kiện thực nghiệm của phép đo phổ

1.6.3 Hệ thống máy đo phổ hấp thụ nguyên tử

- Bộ phận thứ nhất là nguồn phát tia bức xạ đơn sắc (chính là vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích) để chiếu vào môi trường hấp thụ chứa các nguyên

tử tự do của các nguyên tố trong mẫu phân tích

- Bộ phận thứ hai là hệ thống nguyên tử hóa mẫu phân tích, hệ thống được chế tạo theo hai loại kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu, đó là:

F-AAS

- Bộ phận thứ ba là một hệ quang học có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện và đo tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ

- Bộ phận thứ tư là bộ phận khuyếch đại và chỉ thị tín hiệu AAS Phần chỉ thị tín hiệu có thể là:

khiển toàn bộ hệ thống máy đo

Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử được thể hiện trên hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên tắc cấu tạo của máy quang phổ hấp thụ nguyên tử

1.6.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến phép đo AAS

1.6.4.1 Các yếu tố vật lý

- Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch mẫu Yếu tố này ảnh hưởng đến tốc

độ dẫn mẫu vào buồng aerosol hóa và hiệu suất aerosol hóa mẫu và từ đó ảnh hưởng đến kết quả phân tích

- Sự kích thích phổ phát xạ: Trong ngọn lửa đèn khí sự kích thích phổ phát xạ thường xảy ra mạnh với các kim loại kiềm và kiềm thổ Vì các nguyên tố này có thể kích thích phát xạ tương đối thấp còn các nguyên tố khác thì sự kích thích không đáng kể

1.6.4.2 Các yếu tố hóa học

- Nồng độ axit và loại axit trong dung dịch mẫu: Ảnh hưởng đến cường độ của vạch phổ của nguyên tố cần phân tích thường gắn liền với loại anion của axit Thực nghiệm đã xác định các axit làm giảm cường độ của vạch phổ theo thứ tự tăng dần như

nồng độ này ảnh hưởng của 2 axit này là không đáng kể

- Ảnh hưởng của cation lạ: Sự tồn tại của các nguyên tố khác không phải là nguyên tố cần phân tích trong dung dịch mẫu có thể có ảnh hưởng nhất định đến cường

độ vach phổ của nguyên tố cần phân tích

- Ảnh hưởng của anion: Sự ảnh hưởng này tương tự như ảnh hưởng của các loại axit, các anion của các axit dễ bay hơi thường ít làm giảm cường độ của vạch phổ Vì vậy trong mỗi phép đo phải giữ cho nồng độ của các anion trong mẫu phân tích và mẫu chuẩn là như nhau và ở một giá trị không đổi

- Ảnh hưởng của thành phần nền: Ảnh hưởng này thường xuất hiện ở các mẫu có chứa các nguyên tố nền ở dưới dạng các hợp chất bền nhiệt, khó bay hơi và khó nguyên tử hóa, chính các chất này gây cản trở quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa của các nguyên tố cần phân tích

1.6.5 Các phương pháp định lượng bằng phép đo AAS

1.6.5.1 Phương pháp đường chuẩn

- Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn, ít nhất là 3 mẫu, thông thường là từ 5 đến 6

phân tích

- Chọn các thông số của máy, các điều kiện phù hợp và đo cường độ của vạch phổ hấp thụ của nguyên tố phân tích trong các dung dịch mẫu chuẩn, giá trị cường độ

- Xây dựng đường chuẩn D = f(C)