(Khóa luận tốt nghiệp) Phân tích, đánh giá hàm lượng sắt trong nước giếng tại thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, huyện Phú Giáo, huyện Tân Uyên tỉnh Bình Dương

TRƢỜNG

I HỌC THỦ DẦU MỘT

KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN


KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
CHUN NGÀNH : SƢ PH M HỐ HỌC

PHÂN TÍCH VÀ ÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG SẮT
TRONG MẪU NƢỚC GIẾNG MỘT SỐ HUYỆN
Ở TỈNH BÌNH DƢƠNG

HỒ NAM NINH

BÌNH DƢƠNG, THÁNG 5


TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ẲNG
NIÊN KHĨA 2011 – 2014

PHÂN TÍCH VÀ ÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG
SẮT TRONG MẪU NƢỚC GIẾNG MỘT SỐ
HUYỆN Ở TỈNH BÌNH DƢƠNG
Ngành:

SƢ PH M

Chuyên ngành:

SƢ PH M HÓA HỌC

Giáo viên hƣớng dẫn:

ThS. NGUYỄN THỊ LỢI

Sinh viên thực hiện:

HỒ NAM NINH

MSSV:

111C740049:

Lớp:

C11HO01

BÌNH DƢƠNG, THÁNG 5 NĂM

2

4


LỜI CAM OAN
Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là cơng trình nghiên cứu thật sự của

cá nhân tơi đƣợc thực hiện và hồn thành tại trƣờng đại học Thủ Dầu Một vào tháng
5 năm 2014 dƣới sự hƣớng dẫn của ThS Nuyễn Thị Lợi.
Các cơ sở lí thuyết, phƣơng pháp thực hiện và kết quả nghiên cứu đƣợc trình
bày trong khố luận tốt nghiệp này là trung thực, chính xác.
Tơi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình.

Hồ Nam Ninh

i


LỜI CẢM ƠN!
Em vô cùng biết ơn và xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Quý thầy cô giáo
trƣờng Đại học Thủ Dầu Một những ngƣời đã truyền đạt kiến thức cho em, dìu dắt em
trong suốt quá trình học tập. Xin cảm ơn trƣờng đại học Thủ Dầu Một, khoa tự nhiên
đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em có thể thực hiện đề tài của mình. Em xin cảm ơn
cơ Nguyễn Thị Lợi đã nhiệt tình giúp đỡ, hƣớng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện
khóa luận tốt nghiệp. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè và ngƣời thân đã luôn chia sẻ, động
viên, nhắc nhở để em có thể hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp này.
Vì khả năng hiểu biết và vốn kiến thức của bản thân em còn nhiều hạn chế, hơn
nữa đây là lần đầu em thực hiện khóa luận tốt nghiệp nên khơng thể tránh khỏi những
thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự góp ý từ q thầy cơ cùng tất cả các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
PHẦN MỞ ẦU........................................................................................................... 1
. Lí do chọn đề tài. ...................................................................................................... 1

. Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu ............................................................ 2
3. Phƣơng pháp nghiên cứu. ....................................................................................... 2
4. Nội dung đề tài. ........................................................................................................ 2
PHẦN NỘI DUNG ....................................................................................................... 4
PHẦN : CƠ SỞ LÍ LUẬN ......................................................................................... 4
. . Giới thiệu chung về nguyên tố sắt ....................................................................... 4
1.1.1. Một số tính chất lý, hóa học của sắt. ................................................................... 4
1.1.2. Một số hợp chất của sắt. ...................................................................................... 5
1.1.3. Dạng tồn tại của sắt trong nƣớc. .......................................................................... 6
1.1.4. Tác dụng của sắt đối với thực vật, động vật và sản xuất. ................................... 7
1.1.5. Một số biện pháp để xử lí nƣớc nhiễm sắt. ......................................................... 7
. . Một số phƣơng pháp xác định sắt. ...................................................................... 9
1.2.1. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS). ........................................... 9
1.2.2. Phƣơng pháp trắc quang. ..................................................................................... 9
1.2.3. Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân. ................................................................... 10
1.2.4. Phƣơng pháp chuẩn độ. ....................................................................................... 11
.3. Phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc phân tích. .............................................................. 11
1.3.1. Chọn địa điểm lấy mẫu. ....................................................................................... 11
1.3.2. Các kiểu lấy mẫu. ................................................................................................ 12
1.3.3. Các loại mẫu phân tích. ....................................................................................... 12
1.3.4. Lƣợng mẫu. .......................................................................................................... 13
1.3.5. Bình đựng mẫu..................................................................................................... 13
1.3.6. Chú ý an toàn. ...................................................................................................... 13
1.3.7. Nhận dạng mẫu và ghi chép ................................................................................ 13
.4. Giới thiệu về phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV- VIS.................. 14
1.4.1. Nguyên tắc của phƣơng pháp UV-VIS. .............................................................. 14

iii

1.4.2. Nguyên tắc của phép đo....................................................................................... 15
1.4.3. Phản ứng và thuốc thử dùng trong phép đo phổ UV-VIS................................... 15
1.4.4. Các loại thuốc thử sử dụng trong phép đo phổ hấp thụ phân tử UV-VIS. ......... 16
1.4.5. Trang bị của phép đo. .......................................................................................... 17
1.4.6. Các yếu tố ảnh hƣởng đến độ hấp thụ. ................................................................ 17
.5. Tính chất cộng tính của độ hấp thụ quang A. ................................................... 19
.6. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng theo phổ UV-VIS. ........................... 19
1.6.1. Phƣơng pháp dãy tiêu chuẩn. .............................................................................. 19
1.6.2. Phƣơng pháp chuẩn độ. ....................................................................................... 20
1.6.3. Phƣơng pháp cân bằng màu. ................................................................................ 20
1.6.4. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn. ................................................................................. 21
1.6.5. Phƣơng pháp thêm tiêu chuẩn. ............................................................................ 21
1.6.6. Phƣơng pháp chuẩn độ trắc quang. ..................................................................... 22
PHẦN : NỘI DUNG .................................................................................................. 23
. . Nguyên tắc. ............................................................................................................ 23
.3. Cách pha chế dung dịch. ...................................................................................... 24
.4. Xây dựng đƣờng chuẩn. ....................................................................................... 24
.5. ánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp. ............................................................... 26
2.5.1. Đánh giá độ đúng của phƣơng pháp. ................................................................... 26
2.5.2. Đánh giá độ lặp lại của phƣơng pháp. ................................................................. 27
.6. Lấy mẫu, bảo quản và xử lí mẫu nƣớc giếng. .................................................... 28
2.6.1. Cách lấy mẫu và bảo quản mẫu. .......................................................................... 28
2.6.2. Địa điểm lấy mẫu. ................................................................................................ 28
.7. Kết quả phân tích hàm lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc giếng. ......................... 29
.8. ánh giá hàm lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc. ................................................... 31
2.8.1. Sự biến động hàm lƣợng sắt ở các huyện. ........................................................... 31
2.8.2. Sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu............................................................. 32
PHẦN KẾT LUẬN ...................................................................................................... 36
3. . Kết luận. ................................................................................................................. 36
3.1.1. Phƣơng pháp. ....................................................................................................... 36

iv


3.1.2. Hàm lƣợng sắt. ..................................................................................................... 36
3. . ề xuất. .................................................................................................................. 37
Danh mục tài liệu tham khảo ......................................................................................... 38
Phụ lục ............................................................................................................................ 40

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng . . Một số loại thuốc thử hữu cơ thƣờng dùng.
Bảng . . Bảng số liệu xây dựng đƣờng chuẩn.
Bảng . . Kết quả đo độ độ hấp thụ quang của dung dịch chuẩn sắt theo nồng độ.
Bảng 2.3. Kết quả xác định Fe trong các mẫu thêm chuẩn và độ thu hồi của phƣơng
pháp định lƣợng.
Bảng 2.4. Kết quả xác định Fe trong các mẫu và mẫu thêm chuẩn.
Bảng 2.5. Độ sâu và địa điểm lấy mẫu nƣớc phân tích.
Bảng 2.6. Kết quả đo độ hấp thụ quang A của các mẫu nƣớc giếng.
Bảng 2.7. Hàm lƣợng sắt trung bình của các mẫu nƣớc giếng.
Bảng 3. . Hàm lƣợng sắt trung bình trong các mẫu.

vi


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mơ hình bể lọc nƣớc giếng khoan sinh hoạt gia đình.
Hình 1.2. Dạng đƣờng chuẩn trong phân tích trắc quang.

Hình 2.1. Đƣờng chuẩn xác định Fe dƣới dạng phức Fe(II) – phenanthrolin.
Hình 2.2. Biểu đồ thể hiện sự biến động của hàm lƣợng sắt theo vị trí lấy mẫu
Hình 2.3. Biểu đồ thể hiện sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu trong mẫu nƣớc ở
Bến Cát.
Hình 2.4. Biểu đồ thể hiện sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu trong mẫu nƣớc ở
Dầu Tiếng.
Hình 2.5. Biểu đồ thể hiện sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu trong mẫu nƣớc ở
Phú Giáo.
Hình 2.6. Biểu đồ thể hiện sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu trong mẫu nƣớc ở
Tân Uyên.

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Kí hiệu viết tắt
DD

Từ viết tắt
Dung dịch

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn việt nam

BYT

Bộ y tế

BTN MT

Bộ tài nguyên môi trƣờng

UV – VIS

Tử ngoại – khả kiến

A

Độ hấp thụ quang

C

Nồng độ

ĐL

Định luật

Ppm

Parts per million

viii

TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên đề tài: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MẪU
NƢỚC GIỂNG MỘT SỐ HUYỆN Ở TỈNH BÌNH DƢƠNG.
2. Họ và tên SV thực hiện:Hồ Nam Ninh
Mã SV: 111C740049

Lớp: C11HO01

3. Họ và tên giảngviên hƣớng dẫn: Nguyễn Thị Lợi
ơn vị công tác:Khoa Khoa học tự nhiên
NỘI DUNG NHẬN XÉT
. ánh giá chung
(Mức độ thực hiện so với đề cương được giao)

Bài Khóa luận đã đƣợc thực hiện theo đúng với đề cƣơng đƣợc giao, đã thực hiện và
hoàn thành đƣợc những nội dung thiết yếu với yêu cầu đặt ra ban đầu.
. ánh giá chi tiết
(Mục tiêu, nội dung, kết quả, và khả năng ứng dụng thực tế; Bố cục và hình thức trình bày, …)

*Mụctiêu: Bài khóa luận đã thực hiện đƣợc 2 mục tiêu chính:
+ Phân tích hàm lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc giếng ở thịxã Bến Cát, huyện Dầu
Tiếng, Tân Uyên, Phú Giáo và Tỉnh BìnhDƣơng;
+ Đánh giá sự ơ nhiễm sắt trong nƣớc giếng ở thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, Tân
Uyên, Phú Giáo và Tỉnh Bình Dƣơng.
*Nội dung: Khóa luận gồm 2 phần chính
+ Phần 1: Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp;
+ Phần 2: Dựa vào TCVN 08:2008/BTNMT; QCVN 01:2009/BYT để đánh giá sự ô

nhiễm sắt trong nƣớc giếng ở thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, Tân Uyên, Phú Giáo
và Tỉnh Bình Dƣơng;

ix


Ở mỗi phần tác giả đã đƣa ra khá đầy đủ các cơ sở lý thuyết khá rõ ràng và chính xác
của phƣơng pháp đang áp dụng.
*Kếtquả:
+ Tác giả đã kết luận đƣợc phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS dựa trên
việc đo độ hấp thụ của phức sắt (II) với thuốc thử 1,10 - phenanthrolin tại λ = 510 nm
để
xác định hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng có độ đúng, độlặp lại tốt và khoảng tuyến
tính rộng;
+ Hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng ở thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, Tân Uyên, Phú
Giáo và Tỉnh Bình Dƣơng nhỏ hơn mức quy định nên có thể sử dụng cung cấp cho
nƣớc sinh hoạt.
*Khả năng ứng dụng thựctế: Khóa luận này cung cấp hàm lƣợng Fe là một trong
những thông số cho việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nƣớc giếng.
* Bố cục và hình thức trình bày: hợp lý, đúng quy định của một bài Khóa luận.
3. ánh giá tinh thần và thái độ làm việc.
Sinh viên Hồ Nam Ninh có tinh thần tự giác,chịu khó,chăm chỉ, năng nỗ trong q
trình làm thực nghiệm; Phẫn xử lý số liệu tuy chƣa đƣơc học ở lớp nhƣng SV Ninh
không ngừng học hỏi và tiếp thu.
4. Kết luận.
SV Hồ Nam Ninh đã hồn thành bài Khóa luận tốt nghiệp theo đúng mục tiêu, đề
cƣơng đã đề ra, đúng quy định đúng thời hạn của Khoa, Trƣờng.
Đề nghị

Đƣợc bảo vệ:

Khơng đƣợc bảo vệ:
BìnhDương, ngày …… tháng …… năm 201….
GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Thị Lợi

x


TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT
KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên đề tài: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HÀM LƢỢNG SẮT TRONG MẪU
NƢỚC GIỂNG MỘT SỐ HUYỆN Ở TỈNH BÌNH DƢƠNG.
2. Họ và tên SV thực hiện: Hồ Nam Ninh
Mã SV: 111C740049

Lớp: C11HO01

3. Họ và tên giảng viên phản biện: Hồ Trung Tính
ơn vị cơng tác: Bộ mơn hóa - Khoa Khoa học tự nhiên
NỘI DUNG NHẬN XÉT
. ánh giá chung.
(Mức độ thực hiện so với đề cương đượcgiao)

Đề tài thuộc lĩnh vực hóa phân tích và sử dụng phƣơng pháp trắc quang. Đây là một
lĩnh vực tƣơng đối khó đối với sinh viên hệ cao đẳng sƣ phạm. Tuy nhiên, tác giả đã
hồn thành luận văn của mình. Đây là một kết quả đáng khích lệ.

. ánh giá chi tiết.
(Mục tiêu, nội dung, kết quả, và khả năng ứng dụng thực tế; Bố cục và hình thức trình bày, …)

- Về lí do chọn đề tài: Hàm lƣợng sắt là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh
giá chất lƣợng nƣớc. Nƣớc ngầm là đối tƣợng thƣờng chứa sắt với hàm lƣợng cao do
đó đề tài có ý nghĩa thực tế.
- Về nội dung và kết quả đề tài: Xác định đƣợc hàm lƣợng sắt trong 20 mẫu ở các địa
điểm khác nhau. Đề tài cũng đã so sánh hàm lƣợng sắt ở các địa phƣơng khác nhau,
đánh gía sắt theo độ sâu. Ngồi ra đề tài cịn so sánh với tiêu chuẩn để đánh giá chất
lƣợng mẫu nƣớc.
- Ứng dụng: Đề tài có khả năng ứng dụng trong thực tiễn.
- Bố cục và hình thức: Đề tài có ba phần: mở đầu, nội dung và kết luận. Trình bày
mạch lạc, ít lỗi chính tả.

xi


3. Các vấn đề cần bổ sung, chỉnh sửa.
- Cần sửa một số lỗi chính tả. Một số từ viết tắt và các hành văn ở một số chổ.
- Phần biện pháp xử lí sắt nên đƣợc đƣa vào phần cơ sở lí luận.
- Thêm phần kí hiệu chữ viết tắt.
4. Câu hỏi sinh viên phải trả lời trƣớc hội đồng (ít nhất 02 câu hỏi).
1. Quy trình phân tích sử dụng quy trình có sẵn hay khảo sát?
2. Cơ sở của việc lấy mẫu theo độ sâu.
3. Pha dụng dịch gốc sắt: vì sao phải cho KMnO4 vào?
4. Sự biến động hàm lƣợng sắt theo độ sâu: Vì sao khơng có quy luật?
5. Kết luận:
Đề tài đáp ứng đƣợc yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp của sinh viên hệ cao đẳng sƣ
phạm.
BìnhDương, ngày …… tháng …… năm 201….

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)

xii


PHẦN MỞ ẦU
1. Lí do chọn đề tài.
Ngày nay, với tốc độ gia tăng dân số không ngừng, nhu cầu về nƣớc sạch ở các
đô thị và nông thôn đã trở thành vấn đề hết sức cấp bách. Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày
càng lớn về nƣớc sạch, các nhà khoa học của các nƣớc khác nhau trên thế giới đã và
đang tiến hành nghiên cứu, tìm kiếm và xử lí các nguồn nƣớc. So với các quốc gia
trong khu vực, Việt Nam có nguồn nƣớc ngầm khá phong phú về trữ lƣợng.
Ở tỉnh Bình Dƣơng cùng với sự phát triển của cơng nghiệp thì nguồn nƣớc ngầm
đang có nguy cơ bị ơ nhiễm. Trong khi đó, hầu hết dân cƣ ở các vùng nông thôn vẫn
dùng nguồn nƣớc giếng khoan tự khai thác chƣa qua xử lí. Vì vậy, việc phân tích đánh
giá một cách đầy đủ các chỉ tiêu về hóa học và sinh học là cần thiết.
Trên cơ sở đó, chúng tơi lựa chọn vấn đề: “Phân tích, đánh giá hàm lƣợng sắt
trong nƣớc giếng tại thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, huyện Phú Giáo, huyện Tân
Uyên tỉnh Bình Dƣơng để tạo cơ sở dữ liệu cho việc đánh giá mức độ ơ nhiễm nguồn
nƣớc.
Có rất nhiều phƣơng pháp đƣợc sử dụng để xác định sắt nhƣng ở mỗi phƣơng
pháp đều có ƣu và nhƣợc điểm của nó. Trong đó, phƣơng pháp quang phổ hấp thụ
phân tử UV-VIS (dùng phản ứng tạo phức của Fe(II) với 1,10 - phenanthrolin), là một
trong những phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi. Phƣơng pháp này có độ nhạy phù
hợp với hàm lƣợng sắt và điều kiện phịng thí nghiệm. Chính vì vậy, chúng tơi đã chọn
lựa phƣơng pháp này để thực hiện khóa luận của mình nhằm phân tích, đánh giá hàm
lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc giếng tại xã An Điền – Bến Cát, Minh Hòa – Dầu Tiếng,
Tân Hiệp – Phú giáo và Bạch Đằng – Tân Uyên.

. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Để tạo cơ sở dữ liệu cho việc đánh giá mức độ ô nhiễm nguồn nƣớc, chúng tôi đã
đặt ra mục tiêu của khóa luận nhƣ sau: Phân tích và đánh giá hàm lƣợng sắt trong mẫu
nƣớc giếng một số huyện ở tỉnh Bình Dƣơng.

1


- Phân tích hàm lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc giếng ở thị xã Bến Cát, huyện Dầu
Tiếng, Phú Giáo, Tân Un tỉnh Bình Dƣơng.
- Đánh giá sự ơ nhiễm sắt trong nƣớc giếng ở thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng,
Phú Giáo, Tân Uyên tỉnh Bình Dƣơng.
- Đối tƣợng nghiên cứu: Nguồn nƣớc giếng khoan.
- Phạm vi nghiên cứu: Thị xã Bến Cát, huyện Dầu Tiếng, Phú Giáo và Tân Uyên.

3. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Để xác định hàm lƣợng sắt trong nƣớc giếng chúng tôi sử dụng phƣơng pháp
quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS dựa trên việc đo độ hấp thụ quang của phức sắt
(II) với thuốc thử 1,10 - phenanthrolin tại λ = 510 nm (theo TCVN 6177:1996 để xác
định sắt trong nƣớc giếng); kết hợp với phƣơng pháp thêm chuẩn, phƣơng pháp đƣờng
chuẩn, các kết quả thực nghiệm và tính tốn đều đƣợc xử lý, đánh giá bằng phƣơng
pháp thống kê, số liệu đƣợc biểu diễn bằng phần mềm Excel 2010.

4. Nội dung đề tài.
- Để thực hiện mục tiêu đề tài, khóa luận tập trung nghiên cứu các nội dung cụ
thể sau:
 Phân tích hàm lƣợng sắt trong các mẫu nƣớc giếng thị xã Bến Cát, huyện Dầu
Tiếng, Tân Uyên, Phú Giáo - Tỉnh Bình Dƣơng.
- Chọn phƣơng pháp phân tích.
- Lấy mẫu và xử lý mẫu.

- Xây dựng đƣờng chuẩn và hiệu lực hóa phƣơng pháp phân tích.
- Chuẩn bị mẫu phân tích.
- Xác định sắt, mẫu bằng phƣơng pháp thêm chuẩn.
- Sử dụng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-VIS để định lƣợng sắt
dựa trên việc đo độ hấp thụ của phức sắt (II) với thuốc thử 1,10 - phenanthrolin tại λ =
510 nm.

2




ánh giá sự ô nhiễm sắt trong nƣớc giếng tại thị xã Bến Cát, huyện Dầu

Tiếng, Phú Giáo, Tân Uyên tỉnh Bình Dƣơng.
- Dựa theo tiêu chuẩn về chất lƣợng nƣớc mặt (TCVN 09:2008/BTNMT).
- Dựa theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc ăn uống (QCVN
01:2009/BYT).

3


PHẦN NỘI DUNG
PHẦN : CƠ SỞ LÍ LUẬN
1.1. Giới thiệu chung về nguyên tố sắt
Sắt là một trong những nguyên tố kim loại phổ biến nhất trên trái đất sau nhơm:
nó chiếm 4% khối lƣợng vỏ trái đất [2].
Trên trái đất, sắt tồn tại ở dạng đồng vị bền, nó có trong thành phần của nhiều
khống vật tích tụ thành quặng sắt, trong đó chủ yếu là sắt nâu (khống vật chủ yếu là
limonit 2Fe2O3.3H2O), quặng sắt đỏ (khoáng vật chủ yếu là hematit Fe2O3), quặng sắt

từ (khoáng vật chủ yếu là manhetit Fe3O4), quặng xiđerit (khoáng vật chủ yếu là
FeCO3). Ngồi ra cịn có một lƣợng lớn quặng pirit FeS2 [1]. Sắt cịn có trong thiên
nhiên, đơi khi cịn gặp sắt tự do nguồn gốc thiên thể hoặc trong vỏ trái đất (trong các
thiên thạch thƣờng chứa đến 90% sắt) [3].
. . . Một số tính chất lý, hóa học của sắt.
Sắt là nguyên tố nằm ở phân nhóm VIII, trong chu kì IV của bảng hệ thống tuần
hồn [3]. Sắt là kim loại dẻo, màu trắng xám, dễ rèn, dễ dát mỏng [6]. Tính chất cơ
học của sắt phụ thuộc vào độ tinh khiết của nó và lƣợng nguyên tố khác trong sắt,
thậm chí một lƣợng rất nhỏ. Sắt có tính chất từ, bị nam châm hút và dƣới tác dụng của
dòng điện, sắt trở thành nam châm. Sắt có 4 dạng thù hình: Sắt  , sắt  , sắt  , sắt  ,
bền ở những khoảng nhiệt độ xác định [3].
Một số hằng số cơ bản của sắt:
Màu: Ánh kim, xám.
Nhiệt độ nóng chảy

: 1539 oC

Nhiệt độ sơi

: 2870 oC

Nhiệt lƣợng nóng chảy

:13,81 KJ.mol -1

Nhiệt lƣợng bay hơi

: 340 KJ.mol -1

Nhiệt dung

: 25,10 J.mol-1.K-1

Sắt là kim loại có hoạt tính hóa học trung bình, trong khơng khí khơ sắt bị thụ
động nhƣng trong khơng khí ẩm sắt dễ bị oxy hóa và bị phủ một lớp sắt hyđrat màu

4


nâu, xốp nên bảo vệ đƣợc sắt khỏi bị oxy tiếp xúc. Khi đun nóng, sắt tác dụng hầu hết
với các phi kim, phản ứng xảy ra mãnh liệt, nhất là khi kim loại ở trạng thái chia nhỏ.
Khi đun nóng trong khơng khí khơ, sắt tạo nên Fe2O3 và ở nhiệt độ cao hơn tạo nên
Fe3O4 [3].
Sắt dễ tan trong axit clohydric và axit sulfuric loãng. Ở nhiệt độ thƣờng, sắt
khơng tan trong axit sulfuric đặc, cịn khi đun nóng phản ứng xảy ra, giải phóng SO2.
Sắt tan tốt trong axit nitric lỗng nhƣng bị thụ động hóa trong axit nitric và axit
sunfuric đặc nguội [3].
Sắt đẩy đƣợc nhiều kim loại đứng sau nó trong dãy điện thế ra khỏi muối để tạo
thành sắt (II) khi khơng có chất oxy hóa [6].
1.1.2. Một số hợp chất của sắt.
 Sắt (II) hyđroxit Fe(OH)2: Là kết tủa không nhầy, không tan trong nƣớc, có
cấu trúc lớp, Fe(OH)2 có màu xanh nhạt nhƣng ở trong khơng khí chuyển nhanh thành
dạng hyđroxit hỗn hợp Fe(OH)2,Fe(OH)3 màu lục rồi biến thành Fe(OH)3 màu nâu đỏ [3].
t0

4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 

4Fe(OH)3

 Muối sắt(II): Muối sắt(II) tạo thành với những anion bền. Muối khan có màu

giống với muối ở dạng tinh thể hyđrat. Muối sắt (II) kém bền đối với oxy khơng khí.
Muối của axit mạnh nhƣ clorua, nitrat và sunfat dễ tan trong nƣớc, còn muối của axit
yếu nhƣ sunfua, cacbonat, xianat, oxalat và photphat khó tan. Khi tan ở trong nƣớc,
muối sắt (II) tạo thành ion bát diện [Fe(H2O)6]2+ màu lục nhạt rất yếu nên dung dịch
muối sắt (II) thực tế khơng có màu ở nồng độ loãng [3].
 Sắt (III) hiđroxit Fe(OH)3: Là kết tủa màu nâu đỏ, có cấu tạo và tính chất
giống với Al(OH)3 và Cr(OH)3, bền trong khơng khí, khơng tan trong nƣớc và dung
dịch NH3. Khi đun nóng ở nhiệt độ cao hơn chuyển thành Fe2O3, khi đun nóng trong
dung dịch kiềm đặc và mạnh, Fe(OH)3 tan trong kiềm nóng chảy tạo nên ferit, tan dễ
dàng trong axit tạo nên muối sắt (III) [3].
 Muối sắt (III): Sắt (III) tạo nên muối với đa số anion, trừ những anion có tính
khử. Đa số muối sắt (III) dễ dàng trong nƣớc cho dung dịch ion bát diện [Fe(H2O)6]3+

5


màu nâu nhạt. Khi kết tinh từ dung dịch, muối sắt (III) thƣờng có dạng tinh thể hyđrat.
Muối sắt (III) thủy phân mạnh hơn muối sắt (II) nên dung dịch có màu vàng nâu và
phản ứng axit mạnh tùy theo nồng độ, pH của dung dịch có thể vào khoảng 2 - 3. Chỉ
trong dung dịch có phản ứng axit mạnh (pH<1) sự thủy phân mới đƣợc đẩy lùi. Ngƣợc
lại khi thêm hoặc đun nóng trong dung dịch keo sắt (III) hiđroxit bao gồm những phức
chất hiđroxo nhiều nhân do hiện tƣợng ngƣng tụ tạo nên. Muối sắt (III) trong dung
dịch nƣớc bị khử tƣơng đối dễ bởi các ion I-, S2-, Sn2+, S2O32- [3].
 Amoniacat sắt (III): Tạo nên khi muối sắt (III) khan tác dụng với khi NH3.
Những hợp chất này kém bền hơn amoniacat sắt (II), chúng phân hủy hoàn toàn trong
nƣớc cho nên tác dụng với dung dịch amoniac, muối sắt (III) luôn tạo nên kết tủa
Fe(OH)3. Ion sắt (III) trong dung dịch tác dụng với dung dịch thioxianat (SCN-) tạo
nên một số phúc chất thioxiano màu đỏ đậm, nên thƣờng đƣợc dùng phản ứng đó để
định tính và định lƣợng ion Fe3+ ngay cả trong dung dịch rất loãng. Màu đỏ máu là
màu của một dãy ion và cả phân tử: FeSCN2+, Fe(SCN)2+, Fe(SCN)3, Fe(SCN)63-. Màu

đỏ của dung dịch biến mất khi có mặt ion F- vì tạo nên anion [FeF6]3- khơng có màu
[3].
 Kali trisoxalatoferit (K3[Fe(C2O4)3].3H2O): Là chất dạng tinh thể đơn tà
màu lục, tan trong nƣớc. Dƣới tác dụng của ánh sáng nó biến thành sắt (II) và giải
phóng khí CO2. Tính chất quang – hóa đó đƣợc dùng để in các bản vẽ [3].
. .3. Dạng tồn tại của sắt trong nƣớc.
Nƣớc bề mặt do sự có mặt của oxy hịa tan nên ít khi sắt đạt tới nồng độ 1mg/L.
Trong một vài loại nƣớc ngầm hoặc nƣớc thải có thể chứa lƣợng sắt đáng kể. Trong
môi trƣờng khử, sắt tồn tại ở dạng hóa trị (II). Khi khơng có ion tạo phức, sắt (III)
không tan trừ khi pH rất thấp. Khi tiếp xúc với khơng khí hoặc mơi trƣờng oxy hóa, sắt
(II) bị oxy hóa tới sắt (III) và bị thủy phân tạo hyđroxyt khơng tan. Trong nƣớc, sắt có
thể ở dạng keo cộng kết với các hợp chất hữu cơ, tạo phức với các chất vô cơ hoặc các
hạt lơ lửng tƣơng đối thơ [14]. Đơi khi sắt có trong nƣớc sinh hoạt là do từ đƣờng ống
dẫn, bình chứa và nắp đậy bằng sắt hoặc hợp kim sắt.
Trong nƣớc ngầm, do vắng mặt của oxy hòa tan, nồng độ của axit cacbonic khá
cao nên ion sắt đƣợc tìm thấy khá lớn. Trong hầu hết các trƣờng hợp ion sắt tồn tại

6


trong dung dịch ở dạng sắt (II) hyđrocacbonat. Hơn nữa, ion sắt cũng xuất hiện trong
nƣớc ngầm ở dạng kết hợp với các chất hữu cơ, một phần với axit humic tồn tại ở dạng
phức bền, một phần hòa tan và một phần là kết tủa khi tiếp xúc với khơng khí [14].
. .4. Tác dụng của sắt đối với thực vật, động vật và sản xuất.
Sắt có vai trị sinh học rất lớn. Sắt là thành phần của hemoglobin có tác dụng vận
chuyển oxy ở trong máu, ngồi ra sắt còn dự trữ dƣới dạng feretin (là phức hợp giữa
sắt và protein). Trong động vật, sắt nằm dƣới dạng chehutaza và đó là thành phần
chính tạo máu động vật [15]. Ngồi ra sắt cịn là ngun tố vi lƣợng trong thực vật.
Tuy nhiên trong nƣớc mặt cũng nhƣ nƣớc ngầm với một hàm lƣợng lớn thì sắt
cũng gây khá nhiều ảnh hƣởng đến đời sống và hoạt động sản xuất của con ngƣời. Sắt

với hàm lƣợng 0,3 mg/L là mức ấn định cho phép đối với nƣớc sinh hoạt [10]. Vƣợt
quá giới hạn trên, sắt có thể gây ra những trở ngại sau: Làm cho nƣớc có mùi tanh, làm
cho các vật dụng có màu vàng hoặc đỏ gạch tạo ấn tƣợng không tốt cho ngƣời sử
dụng, Kết tủa sắt lắng đọng thu hẹp dần tiết diện hữu dụng của ống dẫn trong mạng
lƣới phân phối nƣớc. Vì thế, nƣớc có sắt khơng thể dùng cho một số ngành cơng
nghiệp địi hỏi chất lƣợng cao nhƣ: Giấy, du lịch, tơ, sợi, dệt, thực phẩm, dƣợc phẩm.
1.1.5. Một số biện pháp để xử lí nƣớc nhiễm sắt.
- Biện pháp xử lí để loại bỏ sắt trong nƣớc ngầm có hàm lƣợng sắt thấp (hàm
lƣợng sắt <10 mg/L) là làm thoáng đơn giản và lọc.
- Đối với hộ gia đình có thể sử dụng các thiết bị lọc nƣớc máy nhiều sắt, thiết bị
lọc nƣớc giếng khoan gia đình, thiết bị lọc nƣớc giếng khoan công nghiệp…

7


Hình 1. . Mơ hình bể lọc nƣớc giếng khoan sinh hoạt gia đình.[

]

- Tùy theo điều kiện thực tế ở từng gia đình, có thể xây dựng bể lớn, nhỏ khác
nhau. Chỉ cần lắp đặt theo đúng sơ đồ chỉ dẫn là bạn đã có đƣợc một nguồn nƣớc sinh
hoạt đảm bảo, có tác dụng lọc sơ bộ giúp nƣớc sạch hơn.
- Đối với hộ gia đình để nhận biết nƣớc giếng nhà mình có bị nhiễm sắt hay
khơng có thể sử dụng mủ chuối để làm thuốc thử, đây là biện pháp đơn giản dễ thực
hiện có thể nhận biết đƣợc sự có mặt của sắt trong nƣớc giếng.
- Cứ nhỏ 5 giọt mủ chuối vào 5 ml nƣớc, sau khi khuấy đều thì tùy theo lƣợng
Fe có trong nƣớc mà nƣớc ngả màu khác nhau. Màu nƣớc càng đỏ đậm càng nguy
hiểm cho ngƣời sử dụng, màu nƣớc càng trắng là nƣớc càng tốt.
- Đây có thể xem là "thuốc thử tự nhiên" không độc hại và không gây ô nhiễm
môi trƣờng. Thu đƣợc kết quả nhanh, đơn giản, tiết kiệm thời gian, cơng sức và chi

phí phân tích mẫu nƣớc so với những phƣơng pháp khác.
- Loại "thuốc" bình dân này đƣợc nhóm sinh viên Nguyễn Tuấn Vũ, Hồ Thị Mỹ
Loan, Nguyễn Đức Thuận (K28), Bùi Trƣờng Thọ (K29) bộ môn Môi trƣờng, khoa
Nông nghiệp trƣờng Đại học Cần Thơ phát hiện ra.

8


1.2. Một số phƣơng pháp xác định sắt.
. . . Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS).
 Dùng kĩ thuật nguyên tử hóa bằng ngọn lửa (F-AAS).
Cơ sở của phép đo là sự hấp thụ năng lƣợng của nguyên tử tự do ở trạng thái hơi
khi chiếu chùm tia bức xạ qua đám hơi nguyên tử của nguyên tố đó. Năng lƣơng đƣợc
sử dụng để nguyên tử hóa mẫu là hỗn hợp khí acetylen và khơng khí, độ hấp thụ của
nguyên tử đƣợc đo ở bƣớc sóng 248,3 nm. Giới hạn phát hiện của phƣơng pháp là 0,1
mg/L và khoảng xác định của phƣơng pháp là 0,3 – 10 mg/L [9, 14].
Đối tƣợng áp dụng: Mẫu nƣớc ngầm, đất đá, nƣớc tự nhiên…
 Dùng kĩ thuật nguyên tử hóa bằng lị graphit (GF – AAS).
Mẫu đƣợc bơm vào cuvet bằng graphit, đốt bằng dịng điện có cƣờng độ mạnh,
nhiệt độ tạo ra đủ cao để nguyên tử hóa mẫu và đo cƣờng độ vạch phổ hấp thụ tại bƣớc
sóng 371,99 nm [9, 14]. Giới hạn phát hiện là 2 ppb và khoảng xác định của phƣơng
pháp là 10 – 50 ppb.
Đối tƣợng áp dụng: Nƣớc tự nhiên, dịch chiết rau quả…
. . . Phƣơng pháp trắc quang.
 Dùng thuốc thử 1,10 phenanthrolin.
Fe (III) trong dung dịch đƣợc khử về Fe (II) bằng cách đun sôi dung dịch với
hyđroxylamin 10% trong môi trƣờng pH=1, Fe (II) sẽ tạo phức màu đỏ da cam với
thuốc thử 1,10 - phenanthrolin trong mơi trƣờng đệm axetat (pH=3,5-5,5) và có cực
đại hấp thụ tại bƣớc sóng 510 nm [7, 9]. Giới hạn dƣới là 0,03 mg/L.
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng cho các đối tƣợng: Nƣớc ngầm, nƣớc tự nhiên,

dịch chiết rau quả…
 Dùng thuốc thử tripyridyl.
Trong môi trƣờng đệm etylendiamin (pH=9,6), Fe (II) tạo phức màu tím đỏ với
tripyridyl và có cực đại hấp thụ ở bƣớc sóng 555 nm. Giới hạn phát hiện của phƣơng
pháp là 0,03 mg/L. Tác nhân oxy hóa mạnh, hợp chất có màu, độ đục, cyanua, nitrit
ảnh hƣởng đến kết quả đo của phƣơng pháp [14].
Đối tƣợng phân tích: Nƣớc tự nhiên, nƣớc ngầm…
 Dùng thuốc thử Ferrozine [8, 14].

9


Trong môi trƣờng axit yếu (pH=3,5 - 4,5) ion Fe (II) phản ứng rất định lƣợng với
thuốc thử ferrozin tạo phức màu đỏ và có cực đại hấp thụ ở bƣớc sóng 570 nm.
Đối tƣợng phân tích: Mẫu nƣớc, dịch chiết từ các mẫu rau quả, dịch chiết từ các
mẫu động thực vật.
 Dùng thuốc thử PAN (1-(2-pyridylazo)-2-naphtol) [8, 14].
Trong môi trƣờng pH=6 - 8, ion Fe (III) tạo phức màu đỏ nho với thuốc thử PAN
và có cực đại hấp thụ tại bƣớc sóng 565 nm, cƣờng độ màu cao nhất khi tỉ lệ nồng độ
giữa Fe (III) và PAN là 1:2. Khoảng tuyển tính của phƣơng pháp từ 89,6 – 896 ppb.
Đối tƣợng phân tích: Mẫu nƣớc.
 Dùng thuốc thử , ’- bipyridyl [8, 14].
Phƣơng pháp này đƣợc dùng để xác định tổng sắt trong nƣớc. Dùng axit ascorbic
làm tác nhân để khử Fe (III) về Fe (II), ion Fe (II) tạo phức màu đỏ với 2, 2’- bipyridyl
trong dung dịch đệm axetat (pH=5 - 6) và có cực đại hấp thụ ở bƣớc sóng 522 nm.
Giới hạn phát hiện 0,02 mg/L và khoảng xác định của phƣơng pháp là 0,1 - 0,3 mg/L.
Đối tƣợng phân tích: Mẫu nƣớc.
. .3. Phƣơng pháp cực phổ xung vi phân.
Ion Fe (III) có thể đƣợc chiết vào dung mơi cloroform. Phƣơng pháp cực phổ
xung vi phân xác định Fe (III) dƣới dạng oxinat với chất điện ly nền là

tributlylammonium percholorate (tri – BAP) 0,2M hoặc tributylamin (tri-BA) 0,2M +
tri – BAP 0,2M. Khoảng tuyến tính của phƣơng pháp là 5.10-6  8.10-5 M khi dùng
chất điện nền tri – BAP và giới hạn phát hiện tƣơng ứng là 3.10-6 M, nếu dùng chất
điện ly nền tri – BAP + tri –BA thì khoảng tuyến tính là 2.10-6



8.10-5 M và giới

hạn phát hiện 1,4.10-6 M [4, 5, 9].
Đối tƣợng phân tích: Mẫu địa chất, mẫu dạng dung dịch…
. .4. Phƣơng pháp chuẩn độ.
 Chuẩn độ trực tiếp Fe(III) với thuốc thử variamin xanh.
Lấy 100ml dung dịch phân tích (chứa khoảng 5 mg Fe (III)), điều chỉnh pH của
dung dịch về 2 - 3, thêm 0,2 - 0,5g glycol, vài giọt chỉ thị variamin xanh và chuẩn độ
bằng EDTA 0,01M, màu dung dịch chuyển từ xanh tím sang vàng [2].

10


Đối tƣợng áp dụng: Phân tích hàm lƣợng sắt trong máu, tro của các tế bào động
vật, cặn trong nồi hơi, đá vôi, xi măng…
 Chuẩn độ bằng kalipermanganat.
Trong môi trƣờng axit, ion Fe(II) đƣợc chuẩn độ bằng kalipermanganat (KMnO4)
0,1 N đến khi có màu hồng bền:
3+
2+
2+
−
+


5Fe + Mn + 4H O
5Fe + MnO + 8H 
2

4

-

Sự có mặt của ion Cl trong dung dịch sẽ gây sai số dƣơng khi chuẩn độ, do một
phần KMnO4 tiêu tốn để oxy hóa Cl- thành Cl2.
 Chuẩn độ bằng kalibicromat [2].
Lấy 10 ml dung dịch phân tích, thêm 5 ml HCl 1:4, vài giọt chỉ thị diphenylamin,
từ buret cho từ từ dung dịch K2Cr2O7 0,1N vào dung dịch chứa ion Fe (II) đến khi
dung dịch xuất hiện màu xanh tím thì dừng chuẩn độ.
2−

2+

6Fe + Cr O
2

7

+ 14H

+




3+

3+

6Fe + 2Cr + 7H O
2

-

Ion Cl với nồng độ lớn có trong dung dịch sẽ gây sai số dƣơng, do một phần
K2Cr2O7 tiêu tốn để oxy hóa Cl- thành Cl2.

.3. Phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc phân tích.
.3. . Chọn địa điểm lấy mẫu.
Địa điểm lấy mẫu nƣớc cần đƣợc lựa chọn phù hợp với mục đích của việc phân
tích nƣớc và phải dựa trện sự nghiên cứu, khảo sát kỹ lƣỡng địa hình. Ngồi ra khi lựa
chọn địa điểm lấy mẫu cần phải chú ý tới các yếu tố có thể gây ảnh hƣởng đến thành
phần của mẫu [8].
Đối với các loại nƣớc bề mặt và nƣớc ngầm, khi chọn nơi lấy mẫu, cần nghiên
cứu kỹ địa hình xung quanh [8].
.3. . Các kiểu lấy mẫu.
Tùy thuộc vào mục đích của việc phân tích nƣớc và đặc tính của các đối tƣợng
nghiên cứu, ngƣời ta sử dụng cách lấy mẫu một lần và cách lấy mẫu hàng loạt [8].
Cách lấy mẫu một lần: Lấy mẫu một lần ở địa điểm xác định và chỉ xét đến kết
quả của một lần phần phân tích mẫu đã đƣợc lấy. Phƣơng pháp này chỉ đƣợc sử dụng
trong những trƣờng hợp hữu hạn khi kết quả của một lần phân tích đủ để kết luận về

11