Nghiên cứu phương pháp trắc quang xác định asen bằng thuốc thử safranine

Nghiên cứu phương pháp trắc quang xác định
asen bằng thuốc thử Safranine

Nguyễn Lê Thanh Vân

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa Phân tích; Mã số: 60 44 29
Người hướng dẫn: GS. TS Trần Tứ Hiếu
Năm bảo vệ: 2012

Abstract: Tối ưu hóa các điều kiện của phép xác định gồm nghiên cứu ảnh hưởng của
các yếu tố sau đến phản ứng chỉ thị: Phổ hấp thụ của dung dịch chất màu và chọn cực
đại hấp thụ để đo độ hấp thụ quang; Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Theo dõi biến
thiên tốc độ phản ứng để chọn phương pháp tga hay phương pháp thời gian ấn định;
Ảnh hưởng của nồng độ đầu các tác nhân phản ứng như KIO3, Safranine đến tốc độ
phản ứng; Ảnh hưởng của môi trường phản ứng. Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion lạ
đến phép xác định. Đánh giá phương pháp phân tích : gồm khảo sát giới hạn phát hiện,
giới hạn định lượng, khoảng tuyến tính; đánh giá độ chụm và độ chính xác của
phương pháp phân tích, tính hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích. Xây dựng
qui trình phân tích và ứng dụng phân tích mẫu thực tế.

Keywords: Asen; Thuốc thử safranine; Phương pháp trắc quang; Hóa phân tích

Content
MỞ ĐẦU

Asen là một nguyên tố vi lượng rất cần thiết đối với quá trình sinh trưởng và phát triển
của động thực vật. Asen cũng được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật và đời sống như trong
công nghiệp nhuộm, thuốc trừ sâu, dược liệu, …Tuy nhiên ở hàm lượng cao, asen gây tác hại
to lớn đối với hệ sinh thái. Asen cản trở quá trình quang hợp của cây, gây ra hiện tượng rụng
lá ở thực vật. Asen cũng rất độc hại đối với con người và động vật. Khi xâm nhập vào cơ thể

asen có thể gây hàng loạt chứng bệnh nguy hiểm như các bệnh dạ dày, rối loạn chức năng
gan, hội chứng đen da và ung thư da,…[9] Độc tính của asen rất khác nhau, asen (III) độc gấp
50 lần asen (V), asen ở dạng vô cơ độc hơn ở dạng hữu cơ. Do đó hàm lượng asen trong môi
trường luôn được quy định ở những nồng độ rất thấp. Giới hạn cho phép của asen trong nước
sinh hoạt theo tiêu chuẩn của tổ chức y tế thế giới là 0,01 mg/l, theo tiêu chuẩn VN 5502 –
2003 là 0,01mg/l [8].
Ở một số khu vực trên thế giới, nước ngầm có hàm lượng asen rất cao do lớp trầm tích
có cấu trúc, thành phần hóa học thuận lợi cho việc hòa tan asen từ đất ra nước. Hiện tượng
này được phát hiện tại các khu vực đồng bằng châu thổ thấp trũng, xảy ra lụt lội hàng năm,
dòng chảy thủy văn chậm, các lớp bồi tích trẻ thiếu oxy (mang tính khử) thuận lợi cho việc
giải phóng asen từ đất ra nước. Ô nhiễm asen trong nước ngầm dùng cho sinh hoạt và tưới

2
tiêu đã được phát hiện trong khoảng 20 năm qua tại Bangladet, Ấn độ, Trung quốc, Việt nam,
Campuchia, Achentina, Chile, [18]… Ở Việt nam, sự ô nhiễm asen đã được phát hiện ở nhiều
nơi như Hà Nội, Hà Nam, Hải Dương, Phú Thọ, Cà Mau,… Nhiều nghiên cứu về ô nhiễm
asen trong nước giếng khoan tại Việt Nam đã được tiến hành trong những năm vừa qua.
Trong số các phương pháp phân tích như phương pháp động học – trắc quang, phương
pháp phổ khối plasma cảm ứng cao tần (ICP - MS), phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử
(AAS), hoặc nhiều phương pháp khác thì phương pháp trắc quang là phương pháp đang
được quan tâm nghiên cứu để xác định asen vì phương pháp này có độ nhạy và độ chính xác
cao, quy trình phân tích đơn giản không tốn nhiều hoá chất và không đòi hỏi trang thiết bị đắt
tiền. Vì vậy, để đóng góp vào việc phát triển ứng dụng phương pháp này với đối tượng nghiên
cứu là nước ngầm chúng tôi chọn đề tài: “ Nghiên cứu phƣơng pháp trắc quang xác định
asen bằng thuốc thử Safranine”.


3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về asen
1.1.1. Các dạng tồn tại và tính chất lý hóa học của asen (As)
1.1.1.1. Các dạng tồn tại của asen
Tùy theo từng điều kiện môi trường mà asen có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxi hóa khác
nhau: -3, 0, +3,+5. Trong nước tự nhiên, asen tồn tại chủ yếu ở 2 dạng hợp chất vô cơ là
asenat [As(V)], asenit [As(III)]. As(V) là dạng tồn tại chủ yếu của asen trong nước bề mặt và
As(III) là dạng chủ yếu của asen trong nước ngầm. Dạng As(V) hay các arsenate gồm AsO
4
3-
,
HAsO
4
2-
, H
2
AsO
4
-
, H
3
AsO
4
;

còn dạng As(III) hay các arsenit gồm H
3
AsO
3
, H
2

AsO
3
-
, HAsO
3
2-

và AsO
3
3-
. Asen còn tồn tại ở nhiều dạng hợp chất hữu cơ như: metylasen, đimetylasen. Các
dạng tồn tại của asen trong nước phụ thuộc vào pH và thế oxi hoá khử E
h
của môi trường.
1.1.1.2. Tính chất vật lý
Asen là nguyên tố có một vài dạng thù hình dạng kim loại và không kim loại. Asen tồn tại 3
dạng As
α
: là dạng bền, tương đối cứng giòn; As
β
: dạng vô định hình, giòn; As
γ
: gồm nhiều
phân tử As
4
giả bền, mềm như sáp, dễ tan trong dung môi CS
2
. As
4
là dạng không kim loại, ở

nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển sang dạng kim loại. Về tính chất vật lý
Asen mang tính chất của kim loại.
1.1.1.3. Tính chất hóa học
Về mặt tính chất hóa học các hợp chất của Asen giống như tính chất của một số phi kim.
 Tính chất hóa học của Asen hóa trị (III) [4,7,23]
Chủ yếu As(III) tồn tại ở dạng các hợp chất như: As
2
O
3
, As
2
S
3
, AsCl
3
, AsO
3
3-
,
H
2
AsO
3
…
* As
2
O
3
: Là oxit màu trắng hay còn gọi là asen trắng, ít tan trong nước (1,7g trong 100g
H

2
O) ở 15
o
C dung dịch bão hòa chứa khoảng 1,5% As
2
O
3
. Khi tan trong nước tạo thành axit
asenơ.
As
2
O
3
+ 3H
2
O → 2As(OH)
3

As(OH)
3
≡ H
3
AsO
3
là chất lưỡng tính nhưng tính axit trội hơn.
As
2
O
3
+ 4NaOH → 2NaHAsO

3
+ H
2
O
Khi đun nóng, As
2
O
3
bị C,H
2
khử dễ dàng sinh ra kim loại
As
2
O
3
+ 6H
2
→ 2As + 3H
2
O
As
2
O
3
(As
4
O
6
) thể hiện tính khử khi tác dụng với O
3

, H
2
O
2
, FeCl
3
, K
2
CrO
7
, HNO
3
khi đó
ta có:
3As
4
O
6
+ 8HNO
3
+ 14H
2
O → 12H
3
AsO
4
+ 8NO↑
As
2
O

3
tác dụng với kim loại trong môi trường axit
As
2
O
3
+ 6Zn + 12HCl → 6ZnCl
2
+2AsH
3
+ H
2
O
Phản ứng này ứng dụng trong phân tích định lượng.
* Phản ứng hóa học của AsO
3
3-
H
3
AsO
3
không điều chế được ở dạng tự do mà chỉ tồn tại trong dung dịch nước.
Khi đó có cân bằng: H
3
AsO
3
↔ H
2
O + HAsO
2

K
pl
= 6.10
-10
cân bằng chuyển dịch mạnh về phía phải.

4
* Tác dụng với Na
2
S và (NH
4
)
2
S
Các sunfua kim loại kiềm và sunfua amoni đều không tạo được kết tủa sunfua với các dung
dịch axit H
3
AsO
3
trực tiếp mà tạo muối thio tan
H
3
AsO
3
+ 3Na
2
S → Na
3
AsS

3
+ 3N aOH
H
3
AsO
3
+ 3(NH
4
)
2
S → (NH
4
)
3
AsS
3
+ 3NH
4
OH
Nhưng tác dụng giữa AsO
3
3-
và Na
2
S trong môi trường axit HCl 6N tạo kết tủa vàng
2AsO
3
3-
+ 12H
+

+ 3Na
2
S → As
2
S
3
↓ + 6H
2
O + 6Na
+
(vàng)
Có thể tách kết tủa ra được
* Tác dụng với H
2
S
Tác dụng với H
2
S trong môi trường axit cho kết tủa màu vàng:
2H
3
AsO
3
+ 6HCl → 2AsCl
3
+ 6H
2
O
2AsCl
3
+ 3H

2
S → As
2
S
3
↓ + 6HCl
* Tác dụng với AgNO
3

AsO
3
3-
+ 3Ag
+
→ Ag
3
AsO
3
↓ vàng
Ag
3
AsO
3
↓ + 6NH
4
OH → 3[Ag(NH
3
)
2
]

+
+ AsO
3
3-
+ 6H
2
O
* Tác dụng với dung dịch CuSO
4

Dung dịch CuSO
4
tác dụng với H
3
AsO
3
khi có mặt xút ăn da cho kết tủa màu vàng lục
hyđroasenit đồng
H
3
AsO
3
+ CuSO
4
→ CuHAsO
3
↓ + H
2
SO
4

NaOH hòa tan được kết tủa này và dung dịch có màu xanh tím
NaOH + CuHAsO
3
→ CuNaAsO
3
+ H
2
O
Phản ứng này được dùng trong phân tích định tính
* Tác dụng với Cr
2
O
7
2-
trong môi trường axit
3AsO
3
3-
+ Cr
2
O
7
2-
+ 8H
+
→ 3AsO
4
3-
+ 2Cr

3+
+ 4H
2
O
* Tác dụng với I
2

Phản ứng trong môi trường NaHCO
3
pH = 8
AsO
3
3-
+ I
2
+ H
2
O → AsO
4
3-
+2I
-
+ 2H
+

Phản ứng này áp dụng phân tích định lượng và định tính.
1.1.2. Độc tính của asen và sự tích lũy trong cơ thể người
Asen là chất độc mạnh có khả năng gây ung thư cao, liều LD50 đối với con người là 1 – 4
mg/kg trọng lượng cơ thể. Tuy nhiên, tùy thuộc vào các trạng thái oxi hóa của asen mà asen
thể hiện tính độc khác nhau. Cả As(III) và As(V) đều là những chất độc, các hợp chất asen vô

cơ độc hơn so với asen hữu cơ [1]. Tính độc của asen theo thứ tự: AsH
3
>asenit> asenat >
monomethyl arsenoic axit (MMAA) > dimethyl arsenic axit (DMAA). Có khoảng 60 – 70%
asen vô cơ đi vào cơ thể và được giải phóng ra ngoài bằng đường nước tiểu ở dạng DMAA và
MMAA [26,28].
Sự phơi nhiễm asen vô cơ xảy ra trong cơ thể thông qua đường hít khí bụi công nghiệp
và quá trình chuyển hóa qua đường thức ăn và nước uống. Sự phơi nhiễm asen hữu cơ xảy ra
chủ yếu thông qua chuỗi thức ăn. Nếu một ngày hít lượng bụi asen từ 0,1  4 g/ngày và cơ
thể hấp thụ một lượng thức ăn có hàm lượng asen ở khoảng từ 7  330 g/ngày thì sau khi đi

5
vào cơ thể có khoảng 80  100% lượng asen được hấp thụ qua dạ dày và lá phổi; 50  70%
asen được bài tiết qua đường nước tiểu và một lượng nhỏ được hấp phụ qua đường tóc, móng
tay, móng chân [28].
Ung thư da là độc tính phổ biến nhất của asen. Với những vùng có hàm lượng asen trong
nước sinh hoạt < 300 g/l, trung bình (300 – 600 g/l), cao (>600 g/l) thì tỷ lệ ung thư da
tương ứng sẽ là 2,6/1000; 10,1/1000 và 24,1/1000 [29].
1.1.3.Ô nhiễm asen trong nước ngầm trên thế giới và Việt Nam
1.1.3.1. Ô nhiễm Asen trên thế giới
Hiện nay trên thế giới có hàng chục triệu người đã bị bệnh đen và rụng móng chân,
sừng hoá da, ung thư da… do sử dụng nguồn nước sinh hoạt có nồng độ asen cao. Nhiều nước
đã phát hiện hàm lượng asen rất cao trong nguồn nước sinh hoạt như Canada, Alaska, Chile,
Arhentina, Trung Quốc, India, Thái Lan, Bangladesh




Bảng 1.1: Hàm lượng asen ở các vùng khác nhau trên thế giới

1.1.3.2. Ô nhiễm asen tại Việt Nam

6
Ở đồng bằng sông Cửu Long cũng phát hiện ra nhiều giếng khoan có hàm lượng asen
cao nằm ở Đồng Tháp và An Giang. Sự ô nhiễm asen ở miền Bắc hiện phổ biến và cao hơn ở
miền Nam. Qua điều tra cho thấy 1/4 số hộ gia đình sử dụng trực tiếp nước ngầm không qua
xử lý ở ngoại thành Hà Nội đã bị ô nhiễm asen, tập trung nhiều ở phía Nam thành phố
(20,6%), huyện Thanh Trì (41%) và Gia Lâm (18,5%). Điều nguy hiểm là asen không gây
mùi khó chịu khi có mặt trong nước ngay cả khi ở hàm lượng gây chết người nên nếu không

phân tích mẫu mà chỉ bằng cảm quan thì không thể phát hiện được sự tồn tại của asen. Bởi
vậy các nhà khoa học còn gọi asen là “sát thủ vô hình’’. Hiện nay có khoảng 13,5% dân số
Việt Nam (10-15 triệu người đang sử dụng nước ăn từ giếng khoan nên rất dễ bị nhiễm asen).
1.2. Một số phương pháp xác định Asen
1.2.1. Phương pháp phân tích đo quang phân tử
1.2.1.1. Phương pháp đo quang với bạc dietyl đithiocacbamat
1.2.1.2. Phương pháp xanh molipden
1.2.1.3. Đo quang xác định asen sau khi hấp thụ asin bằng hỗn hợp
AgNO
3
-PVA-C
2
H
5
OH
1.2.1.4. Phương pháp xác định asen bằng thuốc thử Leuco crystal violet (LCV)
1.2.1.5. Phương pháp động học xúc tác
1.2.1.6. Xác định lượng vết As(III) bằng phương pháp động học- trắc quang dựa trên
ảnh hưởng ức chế phản ứng giữa kalibromua và kalibromat trong môi trường axit
1.2.1.7. Xác định As(III) dựa trên hệ Ce(IV)/Ce(III).
1.2.1.8. Phương pháp quang phổ hấp phụ nguyên tử (AAS)
1.2.2. Phương pháp huỳnh quang
1.2.2.1. Xác định As(III) bằng thuốc thử fluorescein
1.2.2.2. Phương pháp dòng chảy - huỳnh quang xác định axit dimethyl arsinic(DMAA)
trong thuốc diệt cỏ sử dụng phản ứng quang hóa trực tiếp
1.2.2.3. Xác định Asen bằng phương pháp huỳnh quang phân tử với hệ thuốc thử
murexit – Cr(VI)
1.2.2.4. Phương pháp biosensor sử dụng vi khuẩn chỉ thị

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1. Mục tiêu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
2.1.1. Nguyên tắc của phương pháp trắc quang xác định hàm lượng asen bằng
Safranin.
Sự làm mất màu của safranin khi có mặt iodate trong môi trường axit xảy ra theo cơ chế
như sau [21]:
+ As(III) phản ứng với KIO
3
trong môi trường axit để giải phóng ra I
2
theo phản ứng:
2AsO
2
-
+ 2IO
3
-
+ 2H
+
→ 2AsO
3
-
+I
2
+ 4H
2
O
+ I
2
sinh ra sẽ oxi hóa làm mất màu thuốc thử safranin tạo ra sản phẩm không màu:

7




Màu đỏ không màu
Vì vậy, bằng cách theo dõi sự giảm độ hấp thụ quang của Safranin theo nồng độ
As(III) thì có thể định lượng được As(III) trong mẫu theo phương pháp thời gian ấn
định hoặc phương pháp tg.
2.1.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của luận văn gồm:
- Tối ưu hóa các điều kiện của phép xác định gồm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố
sau đến phản ứng chỉ thị:
+ Phổ hấp thụ của dung dịch chất màu và chọn cực đại hấp thụ để đo độ hấp thụ quang.
+ Ảnh hưởng của thời gian phản ứng. Theo dõi biến thiên tốc độ phản ứng để chọn
phương pháp tg hay phương pháp thời gian ấn định.
+ Ảnh hưởng của nồng độ đầu các tác nhân phản ứng như KIO
3
, Safranine đến tốc độ
phản ứng.
+ Ảnh hưởng của môi trường phản ứng .
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các ion lạ đến phép xác định.
- Đánh giá phương pháp phân tích : gồm khảo sát giới hạn phát hiện, giới hạn định
lượng, khoảng tuyến tính; đánh giá độ chụm và độ chính xác của phương pháp phân tích, tính
hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích.
- Xây dựng qui trình phân tích và ứng dụng phân tích mẫu thực tế.
2.2. Hóa chất, dụng cụ, thiết bị

2.2.1. Dụng cụ, thiết bị
* Bình định mức thủy tinh loại A có dung tích 25, 50, 100, 250, 500 ml.
* Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt dung tích 100, 250 ml.
* Bình nón dung tích 250 ml, buret 25 ml.
* Các loại pipet chia vạch: 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 10; 25 ml.
* Máy trắc quang UV - VIS 1601 PC - Shimadzu (Nhật Bản), bước sóng làm việc tử
190- 900 nm , cuvet thủy tinh chiều dày l = 1cm.
* Cân phân tích Scientech SA 210 độ chính xác 0,0001g.
* Máy điều nhiệt.
* Đồng hồ bấm giờ.
* Máy đo pH.
2.2.2. Hóa chất
Các hóa chất cần dùng là loại tinh khiết phân tích (p.a. và tinh khiết thuốc thử (p.R.).
Các dung dịch được pha chế bằng nước cất hai lần.
Pha các dung dịch tiêu chuẩn:
+ Pha 100,00 ml As(III) 1000ppm từ từ As
2
O
3
tinh thể

8
Cân chính xác 0,1320 gam As
2
O
3
tinh thể trên cân phân tích, hòa tan lượng cân này
bằng dung dịch NaOH loãng, sau đó đun nóng dung dịch cho As
2
O

3
tan hết, chuyển vào bình
định mức 100,00 ml, tráng rửa cốc cân vài lần bằng nước cất hai lần rồi chuyển vào bình định
mức trên, thêm nước cất tới vạch mức, sóc trộn đều dung dịch ta được 100,00 ml dung dịch
As(III) 1000ppm.
+ Pha 100,0 ml dung dịch Safranine 0,02 %
Cân 0,02 gam Safranine, hòa tan bằng nước cất tới thể tích 100 ml, khuấy đều ta được
100,0 ml dung dịch Safranine 0,02 %.
+ Pha 500,0 ml dung dịch HCl 1M
Đong khoảng 42,0 ml dung dịch HCl đặc 37% chuyển vào bình chứa có dung tích 500
ml đã có chứa sẵn 1/3 nước cất, thêm nước cất tới thể tích 500,0 ml, khuấy đều ta được 500,0
ml dung dịch HCl 1M.
+ Pha 250,0 ml dung dịch KIO
3
2%
Cân 5 gam tinh thể KIO
3
, hòa tan bằng nước cất tới thể tích 250,0 ml, khuấy đều ta được
250,0 ml dung dịch KIO
3
2%.

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu phƣơng pháp xác định As (III) dựa trên hệ phản ứng oxi hóa khử
As(III), KIO
3
và Safranin.
3.1.1. Nghiên cứu chọn điều kiện tối ưu của phản ứng chỉ thị
3.1.1.1. Phổ hấp thụ của sản phẩm phản ứng chỉ thị

Hình 3.1: Phổ hấp thụ quang của dung dịch Safranine khi có mặt As(III), KIO
3
, HCl
(Nồng độ cuối của các tác nhân trong dung dịch lần lượt là: Safranine 0,0012%, KIO
3
0,2%,
HCl 0,1M)
Đường 1: Phổ hấp thụ của dung dịch có Safranine, KIO
3
, HCl
Đường 2: Phổ hấp thụ của dung dịch có As(III) 5ppm,Safranine, KIO
3
, HCl
Đường 3: Phổ hấp thụ của dung dịch có As(III) 10ppm, Safranine, KIO
3
, HCl
Safranine là thuốc thử có màu đỏ, có bước sóng hấp thụ cực đại ở bước sóng λ = 519
nm trong môi trường axit mạnh (đường 1). Khi giữ nguyên nồng độ KIO
3
2% và cho thêm As

(III) với nồng độ khác nhau 5,0 ppm (đường 2), As (III) 10,0 ppm (đường 3) thì thực nghiệm

9
cho thấy, càng tăng nồng độ của As (III) thì độ hấp thụ quang A của dung dịch phản ứng càng
giảm mà không làm chuyển dịch cực đại. Điều đó chứng tỏ khi có As(III) và khi nồng độ
As(III) càng lớn thì phản ứng giữa As(III) và KIO
3
trong môi trường axit xảy ra càng triệt để,
giải phóng ra càng nhiều I
2
và I
2
oxi hóa safranin tạo ra sản phẩm không màu. Do đó trong các
thí nghiệm tiếp theo chúng tôi chọn bước sóng λ = 519 nm để khảo sát.
3.1.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian phản ứng









Hình 3.2: Sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang theo thời gian
(Nồng độ cuối của các tác nhân trong dung dịch lần lượt là: Safranine 0,0012%, KIO
3
0,2%,
HCl 0,1M)
Đường 1: Dung dịch phân tích khi có KIO

3
, HCl, Safranine.
Đường 2: Dung dịch phân tích khi có As(III) 5ppm, KIO
3
, HCl, Safranine.
Đường 3: Dung dịch phân tích khi có As(III) 10ppm, KIO
3
, HCl, Safranine.
Từ đồ thị khảo sát thời gian ta thấy khi không có mặt As(III) độ hấp thụ quang của
dung dịch phân tích không thay đổi theo thời gian. Khi có mặt As (III) thì độ hấp thụ quang
của dung dịch phân tích giảm so với khi không có mặt As (III) nhưng cũng không thay đổi
theo thời gian. Nồng độ As (III) càng cao thì độ hấp thụ quang của dung dịch phân tích càng
giảm, có nghĩa là khi nồng độ As(III) càng cao thì phản ứng giữa nó với KIO
3
trong môi
trường axit giải phóng ra càng nhiều I
2
, do đó cường độ màu của thuốc thử safranin càng bị
giảm.
3.1.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ KIO
3








Hình 3.3: Ảnh hưởng của nồng độ KIO

3
đến độ hấp thụ quang của dung dịch
A
nền
là độ hấp thụ quang của dung dịch phân tích khi có KIO
3
, HCl, Safranine.
A
mẫu
là độ hấp thụ quang của dung dịch phân tích khi có As(III), KIO
3
, HCl,
Safranine.

10
Chọn nồng độ KIO
3
là 0,16 % để khảo sát các thí nghiệm tiếp theo.
3.1.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ thuốc thử Safranine:
Hình 3.4: Ảnh hưởng của nồng
độ Safranine đến độ hấp thụ
quang của dung dịch
Nồng độ cuối của
Safranine được chọn cho các
thí nghiệm tiếp theo là 1,2
x10
-3
%.
3.1.1.5. Ảnh hưởng
của nồng độ HCl:

Hình 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến độ hấp thụ quang của dung dịch
Nồng độ của HCl được chúng tôi chọn cho các thí nghiệm tiếp theo là 0,08 M.
Như vậy sau khi khảo sát chúng tôi chọn nồng độ các chất khi tiến hành phân tích là:
KIO
3
là 0,16%; Safranin là 1,2x10
-3
% và HCl là 0,08M.
3.1.2. Đánh giá phương pháp phân tích
3.1.2.1. Độ chọn lọc của phương pháp phân tích
Phép xác định As(III) bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các ion cản khi nồng độ của
chúng gấp As(III) như sau: 50 lần với ion Fe
3+
; 100 lần với ion Cu
2+
; Ba
2+
không bị ảnh
hưởng ở khoảng nồng độ khảo sát; 10 lần với ion Zn
2+
; 7 lần với ion NO

3
-
; 5 lần với ion SO
4
2-
và 150 lần với ion Ca
2+
. Tuy nhiên, trong mẫu nước ngầm thì hàm lượng những ion trên hầu
như không bị ảnh hưởng
3.1.2.2. Khảo sát khoảng tuyến tính










11
Hình 3.7: Đường chuẩn xác định As (III)
Tính giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng
+ Giới hạn phát hiện (LOD):
LOD = 0.01 (ppm)
+ Giới hạn định lượng (LOQ):
LOQ = 0,05(ppm)
Như vậy, khoảng tuyến tính khi xác định Se(IV) là 0,05 ÷ 8,00 ppm.
3.1.2.3. Đánh giá độ chính xác (độ đúng, độ chụm ) của phương pháp
Mẫu thật (mẫu nước ngầm số 8)

Hình 3.8 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 8
Từ hình ta có nồng độ As(III) là:
X
1
= 0,011 (ppm)
Tương ứng với hàm lượng A(III) trong mẫu nước ngầm số 8 là:
0,055 μg/ml.

 Khi thêm một lượng As(III) chuẩn vào mẫu nước ngầm số 8





Bảng 3.13: Đánh giá độ lặp lại của phương pháp




As(III)
4,0ppm

A nền
0,946
0,946
0,946
0,946
0,946
A mẫu
0,709
0,714
0,712
0,701
0,721
ΔA
0,237
0,232
0,234
0,245
0,225
Hàm lượng As(III) phát hiện (X
2
)
4,04
3,96
3,99
4,18
3,85
X
2
– X
1

3,93
3,85
3,88
4,07
3,74
x
(ppm)
3,89
Độ lệch chuẩn S
0,121
Hệ số biến thiên CV (%)
3,11
Sai số tương đối

(%)
2,75
t
tính
0,91

12



As(III)
6,0ppm
A nền
0,946
0,946

0,946
0,946
0,946
A mẫu
0,601
0,594
0,582
0,594
0,580
ΔA
0,345
0,352
0,364
0,352
0,366
Hàm lượng As(III) phát hiện (X
3
)
5,83
5,95
6,14
5,95
6,18
X
3
– X
1

5,72
5,84

6,03
5,84
6,07
x
(ppm)
5,90
Độ lệch chuẩn S
0,146
Hệ số biến thiên CV (%)
2,47
Sai số tương đối

(%)
2,50
t
tính
0,685
Kiểm tra sự sai khác giữa giá trị trung bình tìm được và giá trị thực theo chuẩn student
(t) ở độ tin cậy thống kê 95% và bậc tự do f= 4 (t
bảng
= 2,571), chúng tôi thấy ở cả hai mức
nồng độ As(III) (4,0 ppm và 6,0 ppm) đều có t
tính
< t
bảng
, nghĩa là độ tin cậy thống kê của t
tính

nhỏ hơn độ tin cậy thống kê của t
bảng

. Điều đó có nghĩa là sự khác nhau giữa giá trị trung bình
và giá trị thực là không đáng tin cậy, nói cách khác phương pháp có độ đúng chấp nhận được.
Hệ số biến thiên (CV%) khi xác định mẫu giả trên nền mẫu thật ở hai mức nồng độ này đều
dưới 5% chứng tỏ phương pháp có độ chụm tốt.
3.2. Phân tích mẫu thực tế
3.2.1. Xác định hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm
Bảng3.14 : Thông tin về các mẫu nước ngầm
Stt
Tên
mẫu
Địa điểm lấy mẫu
Ngày lấy
mẫu
Độ sâu
giếng (m)
1
N1
Phạm Thị Duyên - Khu 2 -
Đoan Hạ - Thanh Thủy
9/7/2011
30
2
N2
Phan Đình Tuấn – Khu 10 –
Thạch Sơn – LâmThao
11/7/2011
10
3
N3
UBND – Khu 10 - Hiền Quan

– Tam Nông
10/7/2011
12
4
N4
Trần Sỹ Hải - Khu 2 - Đoan
Hạ - Thanh Thủy
9/7/2011
30
5
N5
Nguyễn Thị Sách - Khu 10 –
Thạch Sơn – Lâm Thao
11/7/2011
10
6
N6
Hà Đức Liêm - Khu 3 - Điêu
Lương - Cẩm Khê
10/7/2011
7
7
N7
Lê Thị Hạt - Khu 3 - Đoan Hạ
- Thanh Thủy
9/7/2011
36
8
N8
Nguyễn Xuân Hợp - Khu 4 -

Đoan Hạ - Thanh Thủy
9/7/2011
10
 Mẫu nƣớc ngầm số 1 (N1):






13





Hình3.9 : Đường thêm chuẩn xác định As(III) trong mẫu nước ngầm số 1
Hàm lượng A(III) trong mẫu nước ngầm số 1 là: 0,11 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 2 (N2):
Tương tự mẫu nước ngầm N1 có kết quả như sau:
Hàm lượng A(III) trong mẫu nước ngầm số 2 là: 0,018 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 3 (N3):
Hàm lượng A(III) trong mẫu nước ngầm số 3 là: 0,03 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 4 (N4):
Hàm lượng A(III) trong mẫu nước ngầm số 4 là: 0,02 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 5 (N5):
Hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm số 5 là: 0,01 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 6 (N6):
Hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm số 6 là: 0,05 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 7 (N7):

Hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm số 7 là: 0,10 μg/ml
Mẫu nƣớc ngầm số 8 (N8):
Hàm lượng As(III) trong mẫu nước ngầm số 8 là: 0,055 μg/ml.
KẾT LUẬN
Với mục đích đặt ra cho luận văn là xác định hàm lượng Asen trong mẫu môi trường
(nước ngầm) bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử Safranin, chúng tôi đã tham khảo
các tài liệu và tiến hành khảo sát các thí nghiệm để lựa chọn các điều kiện thích hợp rồi tiến
hành phân tích mẫu thực tế kết quả thu được như sau:
1. Đã khảo sát được các điều kiện tối ưu của phản ứng chỉ thị để xác định As(III) dựa
trên tác dụng xúc tác của nó với phản ứng giữa axit hydrochloric, Kali iodate và Safranin.
Nồng độ cuối của các tác nhân phản ứng KIO
3
, Safranin, HCl lần lượt là 0,16 %; 1,2x10
-3
%;
0,08M. Nồng độ As(III) được xác định dựa trên việc theo dõi biến thiên độ hấp thụ quang của
Safranin theo phương pháp tgα sau khi thêm các tác nhân phản ứng và xây dựng độ thị chuẩn
giữa hiệu số độ hấp thụ quang (y) khi không có và khi có As(III) theo nồng độ As(III).
Phương trình hồi quy dạng y = (- 0,0076 ± 0,00497) + (0,06048 ± 0,00104) × C
As(III)
. LOD và
LOQ của phương pháp lần lượt là 0,01 và 0,05 ppm. Khoảng tuyến tính khi xây dựng đường
chuẩn là 0,05 – 8 ppm.

2. Phép xác định As(III) bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của các ion cản khi nồng độ của
chúng gấp As(III) như sau: 50 lần với ion Fe
3+
; 100 lần với ion Cu
2+
; Ba

2+
không bị ảnh
hưởng ở khoảng nồng độ khảo sát; 10 lần với ion Zn
2+
; 7 lần với ion NO
3
-
; 5 lần với ion SO
4
2-
và 150 lần với ion Ca
2+
. Tuy nhiên, trong mẫu nước ngầm thì hàm lượng những ion trên hầu
như không bị ảnh hưởng. Phương pháp có độ chính xác cao, độ lặp lại của phương pháp CV =

14
3,11% và 2,47% ứng với nồng độ As(III) thêm vào mẫu nước ngầm số 8 là 4,0ppm và
6,0ppm.
3. Phương pháp nghiên cứu đã được ứng dụng để phân tích mẫu thực tế xác định được
hàm lượng As(III) trong một số mẫu nước ngầm và thu được hàm lượng As(III) trong mẫu
phân tích cụ thể là 0,11

g/ml (với mẫu nước ngầm số 1); 0,018

g/ml (với mẫu nước ngầm
số 2); 0,03

g/ml (với mẫu nước ngầm số 3); 0,02

g/ml (với mẫu nước ngầm số 4);

0,01

g/ml (với mẫu nước ngầm số 5); 0,05

g/ml (với mẫu nước ngầm số 6); 0,10

g/ml
(với mẫu nước ngầm số 7); 0,055

g/ml (với mẫu nước ngầm số 8).

References
TIẾNG VIỆT
1. Đỗ Văn Ái, Mai Trọng Nhuận (2000), Nguyễn Khắc Vinh, Một số đặc điểm phân bố Asen
trong tự nhiên và vấn đề ô nhiễm Asen trong môi trường ở Việt Nam.
2. Nguyễn Trọng Biểu, Từ Văn Mặc (1978), Thuốc thử hữu cơ, NXB KH và KT, Hà Nội.
3. Hoàng Ngọc Cang (1963), Hóa vô cơ, nhà xuất bản GD Hà Nội (78).
4. Hoàng Ngọc Cang (2001), Hoàng Nhâm, Hóa vô cơ (tập 2), Nhà xuất bản Giáo dục.
5. Trần Hồng Côn, Đặng Kim Loan (2005), Động học xúc tác, Nhà xuất bản Đại học Quốc
Gia Hà Nội.
6. Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2008), Giáo trình cơ sở hóa học môi trường, tr. 119 -
121.
7. Trần Tứ Hiếu, Lâm Ngọc Thụ (2000), Phân tích định tính, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia
Hà Nội.
8. Trần Tứ Hiếu, Hóa học môi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội.
9. Phạm Ngọc Hồ, Đồng Kim Loan, Phan Anh Tuấn (2005), Một số kết quả nghiên cứu sự
phân bố Asen trong môi trường không khí đô thị.
10. ILGLINK (1997), Hóa đại cương (tập 2), Lê Mậu Quyền dịch.
11. Phan Thị Quỳnh Lan (2008), Phương pháp phân tích asen trong nước ngầm bằng phương
pháp phổ hấp thụ nguyên tử kỹ thuật không ngọn lửa lò graphit (GF - AAS), Khóa luận

tốt nghiệp.
12. Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ và hấp thụ
nguyên tử (tập I, II), Đại học Khoa học Tự nhiên.
13. Phạm Luận (1999), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ khối lượng nguyên
tử - phép đo phổ ICP – MS, Đại học tổng hợp Hà Nội.
14. Phạm Luận (2006), Phương pháp phân tích phổ nguyên tử, Nhà xuất bản Đại học Quốc
Gia Hà Nội, Hà Nội.

15
15. Nguyễn Văn Ly, Phạm Tuấn Nhật, Ngô Huy Du, Trần Tứ Hiếu (2006), “Xác định lượng
vết As(III) bằng phương pháp động học – trắc quang dựa trên ảnh hưởng ức chế phản ứng
giữa kalibromat – kalibromua trong môi trường axit sunfuric”, Tạp chí phân tích hóa, lý
và sinh học, 11(4), tr. 73- 77.
16. Tạ Thị Thảo, Chu Xuân Anh, Đỗ Quang Trung, Trần Văn Cường (2005), “Đo quang xác
định As sau khi hấp thụ Asin bằng hỗn hợp AgNO
3
-PVA-C
2
H
5
OH”, Tạp chí phân tích
hóa, lí và sinh học Tập10(4), tr. 46-53.
17. Tạ Thị Thảo (2005), Bài giảng chuyên đề thống kê trong hóa phân tích, ĐHQG Hà Nội.
18. Phạm Hùng Việt (2008), Phát triển và tối ưu hóa các giải pháp loại bỏ ô nhiễm Asen
trong thực phẩm và nước ăn cho các hộ nông dân vùng châu thổ sông Hồng, Việt Nam,
Bộ Khoa Học và Công Nghệ.
TIẾNG ANH
19. Alloway, (1995) B.J. Alloway, "Heavy Metals in Soils", Blackie Academic &
Professional, London.
20. Badal Kumar Mandal, Yasumitsu Ogra, Kazunori Anzai, and Kazuo T.Suzuki. (2004),

“Speciation of arsenic in biological samples” Toxicology and Applied Pharmacology,
198, pp. 307 - 318.
21. Chand Pasha. Badiadka Narayana (2008), “Ditermination of Arsenic in Environmental
and Biological Samples Using Toluidine Blue or Safranine O by Simple
Spectrophotometric Method”, Bull Environ Contam Toxicol, 81, pp. 47 – 51.
22. Eatol A.D.Cleseri L.S.Greenberg A.G (2004), “Standard methods for the examination of
water and seawater (20
th
edition)”, American Public Health Association, Washington
DC.
23. Eid I.Brima, Parvez I. Haris, Richard O. Jenkins, Dave A. Polya, Andrew G.Gault, Chris
F. Harrington. (2006), “Understanding arsenic metabolism through a comparative study
of arsenic levels in the urine, hair and fingernails of healthy volunteers from three
unexposed ethnic groups in the United Kingdom”, Toxicology and Applied
Pharmacology, 216, pp. 122 - 130.
24. Environmetal Health Crittera: 18 WHO Geneva 1981-4-22.
25. Gautam Samanta, Ramesh Sharma, Tarit Roychowdhury, Dipankar Chakraborti. (2004),
“Arsenic and other elements in hair, nails, and skin - scales of arsenic victims in West
Bengal, India”, Science of the Total Environment, 326, pp. 33 - 47.

16
26. Gautam Samanta, TaritRoy Chowdhury, Badal K. Mandal, Bhajan K. Biswas, Uttam K.
Chowdhury, Gautam K. Basu, Chitta R. Chanda, Dilip Lodh, and Dipankar Chakraborti.
(1999), “Flow Injection Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry for
Determination of Arsenic in Water and Biological Sample from Arsenic - Affected
Districts of West Bengal, India, and Bangladesh”, Microchemical Journal, 62, pp. 174 -
191.
27. G.F.Kirkbight. T.S.West and Colin Woodward (1996), Some spectroflourimetric
application of the cerium(IV) – cerium(III) system, Anal.Chim.Acta, vol 36 , page 327-
331.

28. L.Rahman, W.T. Corns, D.W.Bryce, P.B. Stockwell. (2000), “Determination of mercury,
selennium, bismuth, arsenic and antimony in human hair by microwave digestion
atomic fluorescence spectrometry”, Talanta, 52, pp. 833 - 843.
29. Margaret R. Karagas, Therese A. Stukel, Tor d. Tosteson. (2004), “Assessment of cancer
risk and enviromental levels of arsenic in New Hampshire”, Int. J. Hyg. Environ.
Health, 205, pp. 85 - 94.
30. Netherlands National Committee of the International Association of Hydrogeologists
(2006), Arsenic in groundwater – a world problem, Seminar Utrecht 29 November
2006, The Netherlans.31. L.Rahman, W.T. Corns, D.W.Bryce, P.B. Stockwell.
(2000), “Determination of mercury, selennium, bismuth, arsenic and antimony in
human hair by microwave digestion atomic fluorescence spectrometry”, Talanta, 52,
pp. 833 - 843.
31. Omi Agrawal, G.Sunita and V.K.Gupta (1999), Asensitive colorimetric method for the
determination of Arsenic in environmental and biological samples, J.Chin Chem.Soc,
Vol.46, No.4.
32. Strosnider H (2003), Whole-cell bacterial biosensor and the detection of bioavailable
arsen, U.S.Environmental protection agency office of solid waste and emergency
response technology innovati on office .
33. Sachandra Biswas, Bhaskar Chowdhury and Bidhar Chandra Ray( 2004), Analyticalstudy
environmentally hazardous element arsenic by indeirect spectrofluorimetric method in
diverse fields, Analytical letters – Vol 37, no 9.
34. Thusitha Rupasinghe, Terence J.Cardwell, Robert W.Cattrall, Maria D.Lugue de Castro, Spas
D.Kolev(2001), Pervaporation – flow injection determination of arsenic based on hydride
generation and the molybdenum blue reaction, Analytica Chemica Acta 445, page229 –
238.

17
35. Tetsuro Agusa, Takashi Kunito, Junco Fujihara, Reiji Kubota, Tu Binh Minh, Phan Thi
Kim Trang, Hisato Iwata, Annamalai Subramanian, Pham Hung Viet, Shinsuke Tanabe.
(2006), “Contamination by arsenic and other trace elements in tube - well water and its

risk assessment to humans in Hanoi, Vietnam”, Environmental Pollution, 39, pp. 95 -
106.
36. Tomas.Pe'rez-Ruiz, Carmen Marti’nez-lozano, Virginia Tomas, Jesus Martin (2001),
Flow-injection fluorimetric method for the determination of dimethylarsinic acid using
on-line photo-oxidation, Analytica Chimica Acta, Vol.447, Issues 1-2, 26 November
(2001), Pages 229-235.

37. Xia He, Gong Guoquan, Zhao Hui, and Li Hu-Lin (1997), Fluorometric determiation
of As(III) with fluorescein, Microchemical Journal, vol 56, page 327-331.