nghiên cứu xác định hàm lượng sắt trong một số mẫu than bùn trên địa bàn quận liên chiểu, thành phố đà nẵng để làm phân bón bằng phương pháp trắc quang phân tử uv – vis

1

2
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là một nước có đất đai màu mỡ và phì nhiêu, đặc biệt là đất bùn
chiếm một lượng rất lớn và phân bố đều khắp các vùng trong cả nước. Than bùn
giàu nitơ, nghèo lân và rất nghèo kali, thường chua. Than bùn có rất nhiều ứng dụng
trong thực tế như làm chất đốt, làm chất kích thích sinh trưởng, làm chất hấp phụ…
Hiện nay than bùn được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp như là một chất độn để
ủ với các loại phân khác (phân lân, phân xanh, phân hữu cơ). Ở miền Trung nói
chung và Đà Nẵng nói riêng, có nhiều mỏ than bùn đang được thăm dò, tìm kiếm và
nghiên cứu để đưa vào sử dụng.
Bón phân cho đất tức là tăng cường các loại chất dinh dưỡng như nitơ, phốt
pho và kali và các vi chất dinh dưỡng như Bo, Cl, Mn, Fe, Zn, Cu, Mo và Se mục
đích là để thúc đẩy cây cối phát triển.
Việc xác định sắt trong than bùn để sử dụng hợp lý nó rất quan trọng, đặc
biệt là chuẩn bị hỗn hợp giữa than bùn và phân khoáng. Khi có sắt với hàm lượng
lớn thì than bùn không thể hỗn hợp được với supephotphat. Đồng thời than bùn
chứa nhiều sắt thì khi bón phân vào đất sẽ làm cho độ xốp của đất bị giảm đi ảnh
hưởng đến sự hấp thụ các chất dinh dưỡng của cây trồng, mặt khác sẽ gây ô nhiễm
môi trường đất. Vì vậy việc xác định sắt trong than bùn để sử dụng nó làm phân bón
là vấn đề chúng tôi quan tâm trong đề tài này.
Để khảo sát hàm lượng sắt trong than bùn phục vụ làm phân bón chúng tôi
thực hiện đề tài: Nghiên cứu xác định hàm lƣợng sắt trong một số mẫu than bùn
trên địa bàn quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng để làm phân bón bằng
phƣơng pháp trắc quang phân tử UV – VIS.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả thu được của đề tài nhằm góp phần xây dựng một phương pháp phân
tích thích hợp để xác định hàm lượng sắt trong than bùn phù hợp điều kiện phòng

thí nghiệm.
Trên cơ sở đó áp dụng vào phân tích một số mẫu than bùn thực tế để đánh

10
chuyển giữa các bộ phận trong cây nên biểu hiện thiếu trước tiên xuất hiện ở các lá
non gần đỉnh sinh trưởng của cây. Thiếu sắt nặng có thể chuyển toàn bộ cây thành
màu vàng tới trắng lợt ở phần thịt lá trong khi gân lá vẫn còn xanh. Sự thiếu sắt có
thể xảy ra do sự thiếu cân bằng với các kim loại khác như molipden, đồng hay
mangan. Một số yếu tố khác cũng có thể gây thiếu sắt như quá thừa lân trong đất;
do pH cao kết hợp thừa canxi, đất lạnh và hàm lượng cacbonat cao; thiếu sắt do di
truyền của cây; thiếu do hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp.
Thừa sắt sẽ gây ngộ độc sắt, biểu hiện thường ở những lá bên dưới, bắt đầu
từ những điểm nâu nhỏ ở đầu lá lan dần xuống đáy. Thường những điểm này liền lại
ở gân giữa, màu xanh của lá không thay đổi. Trường hợp trầm trọng lá có màu nâu
tím. Đồng thời thừa sắt sẽ làm cho độ xốp của đất bị giảm đi ảnh hưởng đến sự hấp
thụ các chất dinh dưỡng của cây trồng.
1.1.4.2. Đối với con ngƣời
Mặc dù sắt đóng một vai trò rất quan trọng đối với sức khỏe con người
nhưng việc hấp thu quá nhiều sắt có thể gây ngộ độc vì các sắt (II) dư thừa sẽ phản
ứng với các peroxit trong cơ thể để sản xuất ra các gốc tự do. Khi hàm lượng sắt
bình thường thì cơ thể có một cơ chế chống oxi hóa để có thể kiểm soát quá trình
này. Khi dư thừa sắt thì những lượng dư thừa không thể kiểm soát của các gốc tự do
được sinh ra. Tình trạng thừa sắt nếu không được điều trị có thể gây ra nhiều hậu
quả nguy hiểm như chậm phát triển ở trẻ em, tổn thương và suy giảm chức năng của
gan, tim và các tuyến nội tiết sinh dục, tiểu đường, cuối cùng gây tử vong
Các triệu chứng thường gặp khi ngộ độc sắt: đau bụng, buồn nôn, nôn, tiêu
chảy kèm theo tiểu ra máu, mất nước và thậm chí dẫn đến tử vong. Nếu sắt quá
nhiều trong cơ thể (chưa đến mức gây chết người) thì một loạt các hội chứng rối
loạn quá tải sắt có thể phát sinh như hemochromatosis.
Khi thiếu máu khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu bị giảm, làm thiếu oxy

ở các tổ chức đặc biệt là tim, cơ bắp, não gây nên hiện tượng tim đập nhanh, trẻ nhỏ
có thể bị suy tim do thiếu máu, các biểu hiện: hoa mắt, chóng mặt do thiếu oxy não,
ù tai, cơ bắp yếu và cuối cùng là cơ thể mệt mỏi, chán ăn. Thiếu máu não ở trẻ lớn
còn làm cho trẻ mệt mỏi hay ngủ gật, thiếu tập trung trong giờ học dẫn đến học tập

11
sút kém. Biểu hiện của thiếu máu do thiếu sắt là da xanh, niêm mạc nhợt (đặc biệt là
niêm mạc mắt và môi), móng tay móng chân nhợt nhạt, móng tay dễ gãy biến dạng,
tóc khô cứng dễ gãy và bạc màu. Trẻ thiếu máu thường biếng ăn chậm lớn, còi cọc,
táo bón, ăn hay nôn trớ.
Thiếu sắt còn ảnh hưởng đến các bộ phận khác của cơ thể: ảnh hưởng đến hệ
tiêu hóa: viêm teo gai lưỡi, khó nuốt, kém hấp thu, độ toan dạ dày giảm, gan, lách
to; ảnh hưởng đến hệ thần kinh: mệt mỏi, kích thích, rối loạn dẫn truyền thần kinh;
đau nhức xương.
Sắt tham gia vào tăng cường hệ thống miễn dịch cho cơ thể nên thiếu sắt trẻ
hay bị ốm đau do hệ thống miễn dịch suy giảm.
1.2. Các phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu [6]
1.2.1. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô (vô cơ hóa khô)
Nguyên tắc: Mẫu được nung trong chén nung ở một nhiệt độ nhất định cho
đến tro trắng. Sau khi nung, mẫu được hòa tan vào dung môi thích hợp (nước, axit,
hỗn hợp axit, hỗn hợp axit và chất oxy hóa mạnh, kiềm, hỗn hợp kiềm, hỗn hợp
kiềm và chất oxy hóa mạnh, dung dịch muối) thì mới chuyển được các chất phân
tích vào dạng dung dịch, để sau đó xác định nó theo một phương pháp đã chọn.
Trong quá trình nung có thể thêm hay không thêm chất phụ gia – là chất có
tác dụng bảo vệ hay làm cho việc nung xảy ra nhanh hơn, tốt hơn.
Ưu nhược điểm của phương pháp:
- Thao tác và cách làm đơn giản.
- Không phải dùng nhiều axit đặc.
- Xử lý được triệt để, nhất là các mẫu nền hữu cơ.
- Không mất thời gian như xử lý ướt bình thường.

- Có thể mất một số chất dễ bay hơi như Cd, Pb, Zn, Sn, Sb… nếu không có
chất phụ gia bảo vệ thêm vào.
Để khắc phục nhược điểm này, người ta thường cho thêm các chất bảo vệ
như MgO, Mg(NO
3
)
2
hay KNO
3
và chọn nhiệt độ thích hợp.
1.2.2. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu ƣớt (vô cơ hóa ƣớt)
Nguyên tắc: Dùng các tác nhân axit mạnh và đặc (HCl, H
2
SO
4
), axit mạnh

12
đặc có tính oxy hóa mạnh (HNO
3
, HClO
4
), hỗn hợp axit, dung dịch kiềm mạnh
(NaOH, KOH đặc), hỗn hợp của kiềm mạnh và muối kim loại kiềm (NaOH +
NaHCO
3
), hỗn hợp của kiềm mạnh và peroxit (KOH + Na
2
O
2

) để phân hủy mẫu
phân tích trong điều kiện đun nóng trong bình Kendan hay trong hộp kín, hoặc
trong lò vi sóng.
Ưu nhược điểm của phương pháp:
- Không làm mất các chất phân tích.
- Tốn nhiều axit đặc và kiềm tinh khiết cao.
- Dễ làm nhiễm bẩn mẫu.
- Thời gian phân hủy mẫu dài.
- Phải đuổi axit và kiềm dư lâu.
1.2.3. Phƣơng pháp vô cơ hóa mẫu khô – ƣớt kết hợp
Nguyên tắc: Trước tiên, mẫu được phân hủy trong chén hay cốc nung mẫu
bằng một lượng nhỏ axit, và chất phụ gia để phá vỡ sơ bộ cấu trúc ban đầu của các
hợp chất mẫu, tạo điều kiện giữ một số nguyên tố có thể bay hơi khi nung. Sau đó
mới đem nung ở nhiệt độ thích hợp cho đến tro trắng.
Ưu, nhược điểm của phương pháp:
- Hạn chế được sự mất của một số chất phân tích.
- Sự tro hóa là triệt để, sau khi hòa tan tro sẽ có dung dịch mẫu trong.
- Không phải dùng nhiều axit tinh khiết cao.
- Thời gian xử lý nhanh hơn vô cơ hóa ướt.
- Không phải đuổi axit dư lâu nên hạn chế được sự nhiễm bẩn do môi trường.
- Phù hợp cho nhiều loại mẫu khác nhau để xác định kim loại.
- Không cần trang bị phức tạp.
Phương pháp vô cơ hóa mẫu khô – ướt kết hợp đã phát huy được ưu điểm và
khắc phục được nhược điểm của phương pháp vô cơ hóa mẫu khô và vô cơ hóa mẫu
ướt. Vì vậy, chúng tôi tiến hành vô cơ hóa mẫu bằng phương pháp khô – ướt kết
hợp.
1.3. Các phƣơng pháp xác định vi lƣợng sắt [1, 3, 10]
1.3.1. Phƣơng pháp quang phổ phát xạ nguyên tử (AES)

13

Phương pháp này dựa vào các vạch phổ đặc trưng của các nguyên tố để nhận
biết sự có mặt của chúng trong mẫu phân tích.
Muốn thực hiện phép đo AES của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá
trình sau đây:
- Cung cấp năng lượng để hóa hơi, nguyên tử hóa mẫu tạo ra đám hơi nguyên
tử tự do và kích thích đám hơi đó phát ra phổ phát xạ của chúng.
- Thu chùm sáng phát xạ đó, phân li và ghi phổ phát xạ của mẫu phân tích.
- Quan sát phổ thu được của mẫu phân tích theo các vạch đặc trưng của các
nguyên tố để phát hiện chúng.
1.3.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
Phương pháp này dựa trên cơ sở đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên
tố ở trong trạng thái hơi (khí) khi chiếu chùm tia đơn sắc qua đám hơi nguyên tử tự
do của nguyên tố ấy trong môi trường hấp thụ.
Muốn thực hiện phép đo AAS của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá
trình sau đây:
- Chọn các điều kiện và một loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích
từ trạng thái đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do.
Quá trình này gọi là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.
- 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 nguyên tố cần phân tích
trong đám hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó.
- Nhờ một hệ thống quang học, thu toàn bộ chùm sáng, phân li và chọn một
vạch phổ hấp thụ của nguyên tố cần phân tích để đo cường độ của nó.
1.3.3. Phƣơng pháp trắc quang phân tử UV – VIS
Phương pháp đo quang dựa vào tính chất hấp thụ chọn lọc ánh sáng trong
vùng nhìn thấy của chất màu. Để xác định sắt người ta dùng một số thuốc thử sau
để tạo phức màu: axit sunfosalixilic trong môi trường đệm amoni (pH = 8 – 11),
kali isothioxianat trong môi trường HNO
3
1:1, o - phenantrolin trong môi trường

pH = 3 - 9 hay 2,2 - bipyridyl trong môi trường axit axetic…
1.3.3.1. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử isothioxianat

14
Isothioxianat là một thuốc thử nhạy với ion Fe (III), nó được sử dụng rộng
rãi trong định tính và định lượng sắt.
Xử lý mẫu và oxi hóa toàn bộ lượng sắt có trong mẫu thành sắt (III). Trong
môi trường axit ion Fe
3+
tạo được với ion SCN
-
phức chất màu đỏ
Fe
3+
+ SCN
-
→ [FeSCN]
2+

Người ta dùng axit HNO
3
làm môi trường mà không dùng các axit khác vì
trong môi trường HCl và H
3
PO
4
sẽ tạo phức gây cản trở đến quá trình phân tích, còn
trong môi trường H
2
SO

4
làm cho màu của phức bị nhạt đi.
[FeSCN]
2+
+ Cl
-



H
[FeCl]
2+
+ SCN
-
[FeSCN]
2+
+ H
2
PO
4
-



H
[FeHPO
4
]
+
+ HSCN

Phương pháp dùng thuốc thử SCN
-
có giới hạn phát hiện kém, độ chính xác
thấp mà được sử dụng rộng vì phương pháp này đơn giản, nhanh, áp dụng được
trong các dung dịch axit mạnh và chi phí của nó tương đối thấp. Phương pháp này
xác định được hàm lượng sắt từ 1 – 10 ppm.
1.3.3.2. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử axit sunfosalixilic
Axit sunfosalixilic tạo với sắt các ion phức có màu khác nhau: tại pH = 2 –
2,5 [Fe(Sal)]
+
có màu đỏ, tại pH = 4 – 8 [Fe(Sal)
2
]
-
có màu nâu và tại pH = 8 – 11,5
[Fe(Sal)
3
]
3-
có màu vàng. Trong môi trường axit những ion phức nêu trên chỉ được
tạo thành với oxit sắt (III) còn trong môi trường kiềm thì cả với oxit sắt (II) và oxit
sắt (III) vì trong những điều kiện như vậy Fe
2+
dễ dàng được oxi hóa thành Fe
3+
.
Phương pháp dùng thuốc thử axit sunfosalixilic trong môi trường amoniac
cho phép xác định tổng lượng các ion Fe
2+
và Fe

3+
, nghĩa là xác định hàm lượng
tổng số của sắt. Phương pháp dựa trên sự tạo thành ion nội phức sắt sunfosalixilic:
OH O-
Fe
3+
+ 3HSO
3
C
6
H
3
[Fe(HSO
3
C
6
H
3
)
3
]
3-

COOH COO-
Màu vàng của ion phức này rất bền. Phương pháp này có thể xác định cường
độ màu bằng mắt hoặc bằng máy so màu quang điện. Hệ số hấp thụ phân tử của
dung dịch màu tại λ = 430 nm là ε = 6000.
Lượng lớn nhôm, đồng có trong mẫu phân tích có thể gây cản trở phép xác

15

định vì chúng tạo phức với axit sunfosalixilic.
1.3.3.3. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử o-phenantrolin
Thuốc thử o - phenantrolin phản ứng với ion Fe
2+
tạo thành phức chất có
màu tím đỏ. Khoảng pH thích hợp cho quá trình tạo phức khá rộng từ 3 – 9. Phức
này hoàn toàn bền, cường độ màu không thay đổi trong khoảng pH từ 2 – 9 và phức
có λ
max
= 510 nm.
Fe
3+
cũng tạo phức với o – phenantrolin, phức này có màu xanh lục nhạt ở
λ
max
= 585 nm. Tuy vậy, phức này không bền theo thời gian và chuyển dần sang
màu vàng nhạt có cực đại hấp thụ ở λ
max
= 360 nm.
Mangan có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xác định nên khi mẫu phân tích
có mặt mangan thì không định lượng được sắt bằng phương pháp này. Lượng đồng
trong mẫu lớn (>10mg) cũng gây ảnh hưởng nhưng có thể loại trừ ảnh hưởng đó
bằng cách tiến hành phản ứng trong khoảng pH = 3 – 4. Phương pháp này có thể
xác định được hàm lượng sắt từ 0,4 – 8 ppm.
1.3.3.4. Xác định hàm lƣợng sắt bằng thuốc thử 2,2 – bipyridyl
Mẫu sau khi xử lý chứa Fe
3+
. Dùng axit ascobic khử Fe
3+
về Fe

2+
rồi định
lượng sắt bằng dung dịch 2,2 - bipyridyl trong môi trường axit axetic.
Dung dịch Fe
2+
tạo với 2,2 – bipyridyl trong môi trường axit axetic phức chất
có màu hồng (hình 1.1). Hàm lượng sắt có trong mẫu phụ thuộc vào độ đậm nhạt
của phức


Fe



Hình 1.1. Phức chất của sắt với 2,2 - bipyridyl
Qua tham khảo tài liệu [4,9] và để phù hợp với điều kiện của phòng thí
nghiệm chúng tôi chọn phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS để xác
định sắt với thuốc thử axit sunfosalixilic.
N
N
N
N
N
N

16
1.4. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS [3, 10]
1.4.1. Giới thiệu phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV – VIS
Đây là phương pháp dựa trên sự so sánh cường độ màu của dung dịch nghiên
cứu với cường độ màu của dung dịch tiêu chuẩn có nồng độ xác định.

Cơ sở lý thuyết của phương pháp là định luật Bugơ – Lambe – Bia:
D = lg(I
0
/I) = ε
λ
.l.C
Trong đó:
- D là mật độ quang của dung dịch chất hấp thụ.
- ε
λ
là hệ số hấp thụ phân tử của chất hấp thụ với bức xạ đơn sắc có độ dài
sóng λ.
- l là độ dày lớp dung dịch chất hấp thụ (đo bằng cm).
- C là nồng độ chất hấp thụ (đo bằng mol/l).
Nguyên tắc: Chuyển chất phân tích về dạng dung dịch có màu bằng thuốc
thử thích hợp rồi đo sự hấp thụ ánh sáng (mật độ quang) của dung dịch màu và từ
đó xác định nồng độ của chất phân tích.
1.4.2. Các điều kiện tối ƣu của một phép đo quang
1.4.2.1. Bƣớc sóng tối ƣu λ
max

Dung dịch chất màu mà ta phân tích hấp thụ bức xạ đơn sắc một cách chọn
lọc. Khi sử dụng phương pháp đo quang để phân tích định lượng một chất, người ta
phải dùng tia đơn sắc nào mà khi chiếu vào dung dịch giá trị mật độ quang đo được
là lớn nhất, gọi là mật độ quang cực đại D
max
, khi này cho kết quả phân tích có độ
nhạy và độ chính xác tốt nhất.
Bước sóng tương ứng với mật độ quang cực đại D
max

gọi là bước sóng tối ưu
λ
max
. Với mỗi dung dịch nghiên cứu nhất định, chúng ta phải xác định bước sóng
λ
max
trước khi tiến hành phân tích định lượng. Thông thường các giá trị λ
max
của các
chất đã được nghiên cứu khảo sát và liệt kê trong các bảng tra hay các quy trình
phân tích có sẵn, chúng ta có thể tham khảo. Hoặc chúng ta có thể xây dựng đường
cong hấp thụ trên máy đo quang và từ đó chọn λ
max
thích hợp.
1.4.2.2. Khoảng tuyến tính của nồng độ
Thực nghiệm đã chứng minh rằng quan hệ giữa mật độ quang D và nồng độ

17
dung dịch C chỉ tuyến tính trong một khoảng giá trị nồng độ xác định gọi là khoảng
tuyến tính của định luật Lambe – Bia (hình 1.2).
Khoảng tuyến tính là khác nhau đối với các máy đo khác nhau và với các đối
tượng phân tích khác nhau. Do đó phải xác định khoảng tuyến tính cho từng phép
phân tích cụ thể.

Hình 1.2. Sự phụ thuộc của mật độ quang vào nồng độ
1.4.2.3. Thời gian ổn định màu
Thời gian ổn định màu của phức giữa chất cần phân tích với thuốc thử cũng
là một yếu tố quan trọng, ta nên kiểm tra xem thời gian nào ổn định màu vì cường
độ màu của một số dung dịch thì bền nhưng đối với một số dung dịch màu khác thì
lại chỉ bền trong một thời gian nhất định.
1.4.2.4. Sự có mặt của ion lạ
Thông thường trong các mẫu phân tích ngoài chất phân tích không thể không
kể đến sự có mặt của ion lạ, các ion này có khả năng tương tác với chất cần phân
tích hay tạo màu với thuốc thử trong dung dịch cho nên sẽ ảnh hưởng đến quá trình
xác định, bắt buộc phải tìm cách loại trừ. Hai cách hay sử dụng nhất để loại trừ là
tách chúng ra khỏi dung dịch phân tích hoặc tìm cách che.
1.4.2.5. Môi trƣờng pH
Nếu thuốc thử dùng trong phương pháp này thuộc dạng axit mạnh thì pH hầu
như không ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ điện từ. Nếu thuốc thử thuộc dạng axit
yếu thì yếu tố pH sẽ ảnh hưởng đến sự tạo phức và phải tìm điều kiện môi trường
pH tối ưu cho quá trình xác định.

18
1.4.3. Các phƣơng pháp phân tích định lƣợng
Để phân tích định lượng trắc quang phân tử, có 2 phương pháp hay sử dụng
là phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm chuẩn.
1.4.3.1. Phƣơng pháp đƣờng chuẩn
Quy trình thực hiện như sau:
- Chuẩn bị một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chính xác, tăng dần nhất
định C
1
, C
2

, C
3
, C
4
, C
5
, C
6
của chất chuẩn phân tích, chất chuẩn phân tích X đã
được đưa về dạng phức màu bằng thuốc thử thích hợp.
- Đo mật độ quang D
1
, D
2
, D
3
, D
4
, D
5
, D
6
của các dung dịch chuẩn tại bước
sóng λ
max
đã khảo sát.
- Xây dựng đường chuẩn D = f(C) (hình 1.3).
- Chuẩn bị mẫu trong điều kiện tương tự, đo mật độ quang D
x
.

- Từ phương trình đường thẳng suy ra nồng độ C
x













Hình 1.3. Đường chuẩn của phương pháp đo quang
Đặc điểm của phương pháp:
- Ưu điểm: dễ làm, rất thuận tiện khi phân tích hàng loạt nhiều mẫu, có độ
chính xác cao, thường có thể loại bỏ được sai số hệ thống.
- Nhược điểm: dung dịch chuẩn thường có thành phần không giống như dung



C (mg/ml)
D

D
5

D

4

D
X


D
3

D
2


D
1



C
1
C
2
C
3
C
X
C
4
C
5

19
dịch mẫu phân tích nên có thể có những ảnh hưởng mà ta không xác định được,
nhiều thao tác nên tốn nhiều thời gian.
1.4.3.2. Phƣơng pháp thêm chuẩn
Quy trình thực hiện như sau:
- Đo mật độ quang của dung dịch phân tích D
x
.
- Thêm một lượng chất chuẩn a vào dung dịch phân tích, đo mật độ quang D
x+a
từ các giá trị đo được, xác định nồng độ của mẫu C
x
.

xax
xa
x
ax
x
ax
x
DD
DC
C
D
D
CC
C






Đặc điểm:
- Ưu điểm: loại bỏ được ảnh hưởng của các thành phần khác có trong dung
dịch phân tích, dễ viết chương trình cho máy.
- Nhược điểm: tồn thời gian, yêu cầu phải rất tuyến tính.
1.5. Than bùn và những ứng dụng của nó [7, 11, 12]
1.5.1. Sự hình thành than bùn và phân loại than bùn
Than bùn được hình thành do sự phân hủy của các giống, loài thực vật xảy ra
trong nước dưới ảnh hưởng của khí hậu ẩm ướt. Vật liệu bị phân hủy tích tụ ngay
tại nơi của thực vật sinh sống. Các giống loài thực vật phát triển trong nước, sau khi
chết bị than hóa hoặc mùn hóa trong điều kiện không có không khí. Sự than hóa
hoặc mùn hóa là kết quả của sự phân hủy thực vật dưới tác động của các vi sinh vật
(vi khuẩn, nấm).
Than bùn là một hỗn hợp của thực vật đầm lầy đủ loại: mùn, vật liệu vô cơ
và nước, trong đó di tích thực vật chiếm hơn 60%. Trong than bùn khô có thể chứa
tới 50 – 60% carbon .
Dựa theo sự phân hủy xác của thực vật có thể phân loại than bùn thành 3
loại: than bùn nông, than bùn sâu, than bùn chuyển tiếp.
- Than bùn nông là loại than bùn được hình thành do sự tích tụ của xác, bã
các loại cây có ít chất dinh dưỡng như lau, sậy, lác,…ở những địa hình tương đối
cao nên loại than bùn này ít chất dinh dưỡng và chua.

20
- Than bùn sâu được hình thành từ những vùng có địa hình thấp, những vùng
trũng, có đầm lầy nước đọng và nhiều chất dinh dưỡng, các loại cây như: cỏ lông
lợn, rêu, cỏ sâu róm, lau, sậy, lác, lăn, và nhiều cây nhỏ khác…xác bã của các loại
cây này tích tụ dần thành than bùn sâu, đây là loại than bùn giàu chất dinh dưỡng, ít

chua.
- Than bùn chuyển tiếp là loại than bùn nằm giữa hai loại than bùn sâu và
than bùn nông, nghèo chất dinh dưỡng và chua.
1.5.2. Tính chất hóa lý của than bùn
- Than bùn có màu đen, sẫm hoặc nâu; xốp, mịn hoặc hòa quyện thành bùn.
- Than bùn có mức độ phân giải khác nhau, có thể còn giữ nguyên dạng của
cây hoặc 30 – 40% hình dạng của cây khô phân biệt ít mùn mục.
- Hàm lượng đạm khoảng 0,98 – 1,75% theo trọng lượng khô, lân trong
khoảng 0,035 – 0,17%, kali trong khoảng 0,14 – 1%.
- Bề dày của các mỏ than bùn ở nước ta khoảng 0,5 – 3,6 m thường nằm ở
lớp đất mặt (từ 0,2 – 3,5m), có khi nằm lộ thiên, thường chua.
1.5.3. Thành phần hóa học của than bùn
Thành phần các chất hữu cơ hoàn toàn phụ thuộc vào thực vật tạo thành,
mức độ phân hủy và môi trường trong đó than bùn được hình thành. Theo kết quả
nghiên cứu của các nhà khoa học cho rằng than bùn có năm nhóm hữu cơ căn bản:
- Nhóm chất hữu cơ hòa tan trong nước gồm polisaccarit, amin,… thành
phần này dao động trong khoảng 5 - 10% tùy theo mức độ phân hủy.
- Nhóm chất hữu cơ tan trong este và rượu gồm axit béo, sáp…thành phần
này dao động trong khoảng rộng, liên quan chặt chẽ đến thực vật tạo thành than.
- Nhóm các chất xenlulozơ, hemixenlulozơ chiếm khoảng 5 – 10%.
- Nhóm ligin và các dẫn xuất của nó chiếm khoảng 5 – 40% rất bền đối với
sự tác động của vi sinh vật.
- Nhóm hợp chất chứa nitơ chiếm tỉ lệ thấp khoảng 0,3 – 4%.
Chất hữu cơ chiếm khoảng 48 – 65,9%, chủ yếu là axit humic.
Mùn là hợp chất cao phân tử, có thành phần không ổn định, được hình thành
khi phân hủy chất hữu cơ hoặc mùn hóa chất hữu cơ, trong than bùn tổng lượng

21
mùn có thể đạt tới vài chục phần trăm. Ở trạng thái khô, chất mùn có màu đen, cứng
giòn, có khả năng hấp thụ nhiều nước và chất dinh dưỡng, chất mùn hòa tan từng

phần trong dung dịch kiềm, bị kết tủa trong dung dịch axit và đặc biệt rất bền dưới
tác dụng của các vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, ngược lại trong điều kiện
thoáng khí chất mùn có thể bị biến đổi bởi một số loại nấm. Người ta có thể chia
chất mùn ra hai nhóm hợp chất:
+ Nhóm mùn không đặc trưng: gồm các sản phẩm phân giải xác hữu cơ,
những sản phẩm trao đổi và tổng hợp của vi sinh vật, những chất hữu cơ này bị mùn
hóa và có thành phần xác hữu cơ.
+ Nhóm mùn đặc trưng: gồm các chất hữu cơ phức tạp đã bị mùn hóa, chúng
không có thành phần của xác hữu cơ mà chỉ hình thành trong quá trình mùn hóa,
chiếm khoảng 80 – 90% trong than bùn. Nhóm mùn đặc trưng hay còn gọi là chất
mùn là một hệ thống của các hợp chất cao phân tử, chứa nitơ, có cấu trúc vòng và
tính axit.
1.5.4. Thành phần nguyên tố của than bùn
Thay đổi theo mẫu vật phân tích, thành phần thực vật, mức độ phân hủy của
thực vật và theo cả độ sâu của mỏ than bùn. Trong các nguyên tố tạo than bùn,
thành phần carbon, oxy, hydro là nổi bật vì nó chiếm hầu hết thành phần của than
bùn. Các nguyên tố thường gặp trong các loại than bùn là: N, P, K, Na, S, Al, Fe.
1.5.5. Ứng dụng của than bùn
Than bùn có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp và đời sống.
1.5.5.1. Làm chất đốt
Phần bã sau khi tách axit humic ra, một phần dùng làm chất độn, một phần
dùng làm than đốt. Năng suất tỏa nhiệt của than bùn gần bằng với than nhiệt lượng
thấp (2500 – 3500 kcal/kg) nên dùng làm chất đốt cho các ngành nghề nung gạch,
ngói, sấy các sản phẩm nông nghiệp, vừa cho hiệu quả vừa giảm giá thành.
1.5.5.2. Làm chất kích thích sinh trƣởng
Theo kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong nước và trên thế giới
đều cho rằng axit humic được tách ra từ than bùn dưới dạng humat hòa tan, có thể
sử dụng làm chất kích thích tăng trưởng. Ở Liên Xô, người ta sử dụng axit humic

22

làm tăng năng suất cho cây cải bắp, củ cải, bí, khoai tây, đậu Hà Lan,… Ở Trung
Quốc, sử dụng để tăng năng suất cho khoai lang, lúa mạch, lúa mì,… còn ở Việt
Nam, thì có nhiều nghiên cứu về hiệu quả của axit humic lên khả năng nhân giống
invitro cây khoai tây, cho năng suất cao, áp dụng cho cây lúa đã nâng cao từ 10 –
20%, cho cây chè tăng lên 40 -50%, cho cà chua tăng từ 60 – 70%. Ngoài ra còn
một số thí nghiệm ở gà, lợn cho năng suất tăng từ 15 – 20%.
1.5.5.3. Làm chất hấp phụ
Nhà khoa học Beczeliuns đã nghiên cứu về khả năng hấp phụ, trao đổi cation
của các chất mùn (trong than bùn, than nâu), than bùn có nhiều ứng dụng trong
nông nghiệp cũng như công nghiệp.
Trong nông nghiệp thường xảy ra hiện tượng đất phì nhiêu, để hạn chế hiện
tượng đó người ta đã sử dụng chất mùn, bởi lẽ chất mùn có trong đất trồng hấp phụ
trao đổi và giữ lại các cation có trong dung dịch nước, làm cho thành phần chất dinh
dưỡng của đất trồng thường xuyên được bù đắp và nâng cao.
Trong thời gian gần đây, đã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng hấp
phụ trao đổi cation của than bùn để tách các kim loại nặng ra khỏi nước thải, hay từ
dung dịch loãng nhằm mục đích làm sạch nước thải bảo vệ môi trường. Ví dụ như
nghiên cứu của Szalay: nếu cho một mẫu than bùn vào dung dịch nitrat uran rất
loãng ở độ pH = 4 – 6 thì cation UO
2
2+
trong dung dịch “mất đi” một cách nhanh
chóng.
Trong công nghiệp, than bùn được sử dụng để bảo vệ môi trường. Nhà
nghiên cứu Minxơ sử dụng than bùn để tái sinh nước thải khỏi các ion thủy ngân
(Hg
2+
), chì (Pb
2+
) và các chất phóng xạ. Ngoài ra than bùn còn được dùng để hấp

thụ chọn lọc các sản phẩm dầu mỏ.
1.5.5.3. Làm phân bón
Trong than bùn chứa nhiều chất hữu cơ, phần lớn là axit humic, có tác dụng
là kích thích cho cây trồng sinh trưởng và phát triển mạnh, ở trong đất nó là thành
phần keo hữu cơ quan trọng, vì thế nên người ta dùng than bùn để chế tạo phân bón,
cải tạo đất bạc màu, độn chuồng gia súc, than bùn độn phân chuồng gia súc làm bầu
ươm cây,…

23
Than bùn có hợp chất bitumic rất khó phân giải. Nếu bón trực tiếp cho cây
không những không có tác dụng tốt mà còn làm giảm năng suất cây trồng. Vì vậy,
than bùn muốn dùng làm phân bón phải khử hết bitumic. Để bón cho cây, thường
than bùn được ủ với phân chuồng, phân rác, phân bắc, nước giải, sau đó mới đem
bón cho cây. Trong quá trình ủ, hoạt động của các loài vi sinh làm phân hủy các
chất có hại và khoáng hóa các chất hữu cơ tạo thành chất dinh dưỡng cho cây.
Chế biến than bùn thành các dạng phân bón khác nhau được thực hiện trong
các xưởng. Quá trình chế biến có thể dùng:
+ Tác động của nhiệt để khử bitumic trong than bùn. Có thể phơi nắng một
thời gian để oxy hóa bitumic hoặc hun nóng than bùn ở nhiệt độ 70
o
C.
+ Người ta có thể dùng vi sinh vật phân giải than bùn, sau đó trộn với phân
hóa học NPK, phân vi lượng, chất kích thích sinh trưởng tạo thành loại phân hỗn
hợp giàu chất dinh dưỡng.
Hiện nay, ở nước ta có nhiều xưởng sản xuất nhiều loại phân hỗn hợp trên cơ
sở than bùn. Trên thị trường có các loại phân hỗn hợp với các tên thương phẩm như:
Biomix (Củ Chi), Biomix (Kiên Giang), Biomix (Plây Cu), Biofer (Bình Dương),
Komix (Thiên Sinh), Komix RS (La Ngà), Compomix (Bình Điền II), phân lân hữu
cơ sinh học sông Gianh và nhiều loại phân lân hữu cơ sinh học ở nhiều tỉnh phía
Bắc.

Theo kết quả nghiên cứu của Trung tâm tư vấn, đào tạo và chuyển giao kỹ
thuật (ACTC) cùng Công ty TNHH Non Côi Vĩnh Phúc, phân bón hữu cơ vi sinh từ
than bùn và rác giúp tăng 18 – 19% năng suất cây trồng và tạo ra sản phẩm nông
nghiệp an toàn. Phân bón được sản xuất từ than bùn, mùn rác thải kết hợp với đạm,
lân, kali, rỉ mật và bột kích hoạt vi sinh, sau đó được ủ lên men trên công nghệ mới
để tạo ra những quần thể sinh vật có ích. Loại phân này còn giúp hạn chế sâu bệnh,
cải tạo đất, làm cho đất tơi xốp, giúp cây trồng hấp thụ tối đa chất dinh dưỡng…
Sản phẩm được thử nghiệm trên cây lúa cho thấy: đẻ nhánh khỏe, tăng số nhánh
hữu hiệu, cây lúa cứng, giảm tỷ lệ sâu bệnh hại. Năng suất đạt gần 60 tạ/ha, tăng
18%, gấp 1,6 lần so với đối chứng. Đối với cây ngô, bắp to, tỷ lệ hạt cao hơn đối
chứng 35 hạt, trọng lượng 1000 hạt cao hơn 28,3g đưa năng suất đạt 6,1 tấn/ha, tăng

24
19%, gấp 1,4 lần so với dùng loại phân bón thông thường.
1.6 Than bùn ở Việt Nam và trên thế giới [ 12, 18]
1.6.1. Than bùn trên thế giới
Diện tích đất than bùn trên thế giới được ước tính là khoảng 400 triệu ha,
chiếm khoảng 3% diện tích trái đất. Phân bố chủ yếu của đất than bùn là ở Bắc Mỹ,
Nga và châu Âu. Ở vùng nhiệt đới, than bùn phân bố chủ yếu ở Đông Á, Đông Nam
Á, vùng Caribea, Trung Mỹ và Nam Mỹ.
Ở Đông Nam Á có khoảng 30 triệu ha đất than bùn, chiếm 60% toàn bộ
nguồn than bùn nhiệt đới. Số liệu ước tính diện tích đất than bùn ở từng quốc gia có
sự chênh lệch rõ ràng.
Tổng diện tích đất than bùn ở Inđônêxia có khoảng 21 triệu ha, trong đó có
33% phân bố ở Sumatera, 25% ở Kalimantan và 42% ở Puapua và các vùng khác
(như Sulawesi và Java). Một số vùng đất than bùn quan trọng nằm ở Lariang –
Lumu (Nam Sulaxvesi), rừng đầm lầy than bùn còn lại đang bị đe dọa nằm ở Java
trong khu bảo tồn thiên nhiên Rawa Danua. Đất than bùn chiếm khoảng 11% diện
tích đất ở Inđônêxia.
Sau Inđônêxia, Malaixia là quốc gia đứng thứ hai về diện tích đất than bùn

với 2,5 triệu ha, phân bố ở các bang Selangor, Johor, Perak, Pahang, Sabah và
Sarawak với 1,5 triệu ha. Tiếp đến là Thái Lan có diện tích đất than bùn tương đối
nhỏ, chiếm khoảng 65.000 ha, tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Nam. Ở Philippin,
hai vùng đất được xác định có tổng diện tích khoảng 11.000 ha là Caimpagun ở Agu
– san Marsh phía Nam, đảo Mindanao (nằm trong khu vực bảo tồn) và Leyte Sab –
a Basin nằm ở đảo Leyte ở phía Nam Visayas. Hiện tại, Lào và Campuchia có rất ít
thông tin về diện tích và sự phân bố đất than bùn. Theo ước tính, diện tích đất bùn
ở Lào khoảng từ 10 đến 20.000 ha, tuy nhiên con số thứ hai có thể bao gồm diện
tích đất bùn ở các vùng cao. Tuy chưa có nghiên cứu chính thức nào về hiện trạng
đất than bùn ở Campuchia, nhưng có ý kiến cho rằng có một số vùng đất than bùn
tại vùng đầm lầy Bassac ở phía Nam PhnomPenh trong hệ thống sông Mê Kông và
một số khác nằm ở xung quanh Biển Hồ. Trong khi đó tại Singapo, diện tích đất
than bùn chỉ chiếm khoảng vài ha.

25
1.6.2. Than bùn ở Việt Nam
Đất than bùn ở Việt Nam chỉ chiếm 36.000 ha và phân bố rải rác nhiều nơi
trên cả nước, nhưng chủ yếu nằm ở Đồng bằng sông Cửu Long (trong rừng U Minh,
thuộc các tỉnh Cà Mau và Kiên Giang) với diện tích khoảng 24.000 ha, trong đó một
diện tích lớn được chọn là các khu bảo tồn, đó là các Vườn Quốc Gia U Minh
Thượng và U Minh Hạ.
Từ các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy ở Việt Nam có trữ
lượng than bùn rất lớn, phân bố khắp các vùng trong cả nước. Phía Nam có ở Tây
Ninh, Củ Chi, Mộc Hóa, Duyên Hải… Phía Bắc than bùn phân bố chủ yếu ở các
vùng Hà Bắc, Hưng Yên, Nam Định, Hà Đông, Hà Nam,… Và ở miền Trung phân
bố ở các vùng Quảng Bình, Đà Nẵng, Quảng Nam,… Do ảnh hưởng của điều kiện
tự nhiên, khí hậu, địa hình của các vùng khác nhau mà thành phần và hàm lượng
than bùn khác nhau. (bảng 1.1, 1.2, 1.3)
Do điều kiện địa hình khác nhau nên đặc điểm và tính chất của các mỏ than
bùn cũng khác nhau, hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tùy

thuộc vào thành phần các loại thực vật và quy trình phân hủy các chất hữu cơ.
Bảng 1.1. Hàm lượng các chất dinh dưỡng của một số mẫu than bùn ở vùng Đông
Nam Bộ
Địa điểm
Chất
Dinh dưỡng
Tây Ninh
Củ Chi
Mộc Hóa
Duyên Hải
N (%)
0,38
0,09
0,016 – 0,91
0,64
P
2
O
5
(%)
0,003
0,1 – 0,3
0,16
0,11
K (%)
0,37
0,1 – 0,5
0,31
0,42
pH

3,4
3,5
3,2
2,6