Ứng dụng điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO vào việc xác đinh kim loại Pb,Cd,Zn,Cu

Website: Email : Tel : 0918.775.368
MỞ ĐẦU
Ngày nay vấn đề môi trường đang trở thành vấn đề cấp thiết đối với toàn
thế giới. Việc đánh giá, xử lý mức độ ô nhiễm môi trường đang được xem xét
một cách hết sức nghiêm túc không chỉ ở những nước phát triển mà ngay cả ở
những nước đang phát triển như nước ta. Để giải quyết nhiệm vụ đó, một loạt
các phương pháp phân tích có tính đa năng đã ra đời như: quang phổ hấp thụ
nguyên tử, quang phổ phát xạ plasma, sắc kí khí cột mao quản, sắc kí lỏng
hiệu năng cao... và các phương pháp phân tích điện hoá hiện đại mà diện điển
hình là cực phổ Các phương pháp SV có nhiều ưu điểm nổi bật như độ nhạy
và độ chọn lọc cao, giới hạn phát hiện thấp và đặc biệt chi phí thấp nên chúng
được ứng dụng rộng rãi trong phân tích vết xung vi phân và các phương pháp
von-ampe hoà tan (SV-stripping voltammetry).
Với việc sử dụng các điện cực khác nhau mà phương pháp von –ampe
hòa tan đã được ứng dụng nhiều trong việc xác định kim loại nặng và một số
vitamin, kháng sinh...Điện cực giọt Thủy ngân có tính ưu điểm nổi nên đã
được ứng dụng nhiều trong nhiên cứu cũng như trong phân tích. Nhưng điện
cực này lại có độc tính lớn gây nguy hiểm cho người sử dụng. Để khắc phục
được nhược điểm đã có rất nhiều nghiên cứu để tạo ra một loại điện cực mới
khắc phục được nhược điểm của điện cực giọt Hg. Theo hướng đó chúng tôi
đã và đang nghiên cứu một loại điện cực rắn mới đó là điện cực paste cacbon
biến tính bởi HgO. Điện cực này có tính ưu việt rất lớn: cho độ nhạy tốt, giới
hạn phát hiện thấp, và đặc biệt là độc tính rất thấp. Nên rất thân thiện với môi
trường trong việc phân tích.
Việc xác đinh riêng lẻ 4 kim loại Pb, Cd, Zn và Cu đã được nghiêm cứu
nhiều. Nhưng việc xác đinh đồng thời chúng thì chưa có nhiều. Chính vì vậy
mà chúng tôi đã ứng dụng điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO vào việc
xác đinh đồng thời 4kim loại này và đó cũng là lý do chúng tôi chọn đề tài.
1
Website: Email : Tel : 0918.775.368
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I.1. PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HOÀ TAN
I.1.1. Nguyên tắc chung của phương pháp von-ampe hoà tan.
Quá trình phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan gồm 2 giai
đoạn: giai đoạn làm giàu và giai đoạn hoà tan:
-Giai đoạn làm giàu: Chất phân tích được tập trung lên bề mặt điện cực
(dưới dạng kim loại hoặc hợp chất khó tan). Điện cực làm việc thường là điện
cực giọt thuỷ ngân treo (HMDE), cực đĩa quay bằng vật liệu trơ (than thuỷ
tinh, than nhão tinh khiết) hoặc cực màng thuỷ ngân trên bề mặt cực rắn trơ
(MFE),hoặc điện cực mằng Bismut trên điện cực paste cacbon....
-Giai đoạn hoà tan: Hoà tan chất phân tích khỏi bề mặt điện cực làm việc
bằng cách quét thế theo một chiều xác định (anot hoặc catot) đồng thời ghi
đường von-ampe hoà tan bằng một kĩ thuật điện hoá nào đó. Nếu quá trình
hoà tan là quá trình anot, thì lúc này phương pháp được gọi là von-ampe hoà
tan anot (ASV) và ngược lại nếu quá trình hoà tan là quá trình catot thì
phương pháp được gọi là von-ampe hoà tan catot (CSV).
Đường von-ampe hoà tan thu được có dạng peak. Thế đỉnh (Ep) và
cường độ dòng hoà tan (Ip) phụ thuộc vào các yếu tố như: nền điện ly, pH,
chất tạo phức, bản chất điện cực làm việc, kỹ thuật ghi đường von-ampe hoà
tan.
Trong những điều kiện xác định, Ep đặc trưng cho bản chất điện hoá của
chất phân tích và do đó dựa vào Ep có thể phân tích định tính. Ip tỷ lệ thuận
với nồng độ chất phân tích trong dung dịch theo phương trình:
I
p
= k.C
Trong đó k là hệ số tỷ lệ.
Như vậy qua việc đo cường độ dòng hòa tan ta có thể xác định được
nồng độ chất phân tích.
2
Website: Email : Tel : 0918.775.368

I.1.2. Một số kỹ thuật ghi đường von-ampe hòa tan
I.1.2.1. Kỹ thuật von-ampe xung vi phân (DDP)
Kỹ thuật DDP là một trong những kỹ thuật được dùng phổ biến hiện nay.
Điện cực được phân cực bằng một điện áp một chiều biến thiên tuyến tính,
vào cuối mỗi chu kỳ sẽ đặt thêm một xung vuông góc có biên độ không đổi.
Tuỳ theo từng thiết bị mà biên độ xung có thể thay đổi từ 10 ÷ 100mV và bề
rộng xung không đổi trong khoảng 30 ÷ 100ms được đặt chồng lên mỗi bước
thế. Dòng được ghi hai lần: 17ms trước khi nạp xung (I
1
) và 17ms trước khi
ngắt xung (I
2
), khoảng thời gian ghi dòng thông thường là 10 ÷ 17ms. Dòng
thu được là hiệu của hai giá trị dòng đó (I = I
1
- I
2
) và I ghi được là hàm của
thế đặt lên cực làm việc.
Khi xung thế được áp vào, dòng tổng cộng trong hệ tăng lên do sự tăng
dòng Faraday (I
f
) và dòng tụ điện (I
c
). Dòng tụ điện giảm nhanh hơn nhiều so
với dòng Faraday vì:
I
c
~ e
-t/RC*

và I
f
~ t
-1/2
(t là thời gian, R là điện trở, C
*
là điện dung vi phân của lớp kép).
Như vậy, dòng tụ điện ghi được trước lúc nạp xung và trước lúc ngắt
xung là gần như nhau và do đó hiệu số dòng ghi được chủ yếu là dòng
Faraday. Do đó, kỹ thuật von-ampe hoà tan xung vi phân cho phép loại trừ tối
đa ảnh hưởng của dòng tụ điện.
I. 1.2.2. Kỹ thuật von-ampe sóng vuông ( SWV )
Theo kỹ thuật này, những xung sóng vuông đối xứng có biên độ nhỏ và
không đổi (khoảng 50/n mV) được đặt chồng lên mỗi bước thế. Trong mỗi
chu kỳ xung dòng được đo ở hai thời điểm: thời điểm 1 (dòng dương i
1
) và
thời điểm 1 (dòng âm i
2
). Dòng thu được là hiệu của 2 giá trị đó (i=i
1
-i
2
) và i
3
Website: Email : Tel : 0918.775.368
được ghi là hàm của thế đặt lên cực làm việc. Theo cách ghi như vậy, kỹ thuật
này loại trừ được tối đa ảnh hưởng của dòng tụ điện. Trong một số trường
hợp, kỹ thuật von-ampe sóng vuông có độ nhạy cao hơn so với kỹ thuật von-
ampe xung vi phân, nhưng về giới hạn phát hiện nói chung là tương đương

nhau.
I.1.2.3. Ưu điểm của phương pháp Von-ampe hòa tan
So sánh với các phương pháp phân tích vết khác, phương pháp von-ampe
hoà tan có các ưu điểm sau:
- Phương pháp von-ampe hoà tan có khả năng xác định đồng thời nhiều
kim loại ở những nồng độ cỡ vết và siêu vết.
- Thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan không đắt, nhỏ gọn. So với
các phương pháp khác, phương pháp von-ampe hoà tan rẻ nhất về chi phí đầu
tư cho thiết bị. Mặt khác thiết bị của phương pháp von-ampe hoà tan dễ thiết
kết để phân tích tự động, phân tích tại hiện trường và ghép nối làm detectơ
cho các phương pháp phân tích khác.
- Phương pháp von-ampe hoà tan có quy trình phân tích đơn giản trong
nhiều trường hợp: không có giai đoạn tách, chiết hoặc trao đổi ion nên tránh
được sự nhiễm bẩn mẫu hoặc mất chất phân tích do vật giảm thiểu được sai
số. Mặt khác, có thể giảm thiểu được ảnh hưởng của các nguyên tố cản bằng
cách chọn được các điều kiện thí nghiệm thích hợp như: thế điện phân làm
giàu, thời gian làm giàu, thành phần nền, pH.
- Khi phân tích theo phương pháp von-ampe hoà tan anot không cần đốt
mẫu nên phương pháp von-ampe hoà tan thường được dùng để kiểm tra chéo
các phương pháp AAS và ICP-AES khi có những đòi hỏi cao về tính pháp lý
của kết quả phân tích
- Trong những nghiên cứu về động học và môi trường, phương pháp
von-ampe hoà tan có thể xác định các dạng tồn tại của các chất trong môi
4
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trường trong khi đó các phương pháp khác như AAS, ICP-AES, NAA không
làm được điều đó.
I.2.MỘT SỐ ĐIỆN CỰC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP VON-AMPE HÒA TAN
I.2.1. Giới thiệu về điện cực dùng trong phương pháp von-ampe hòa tan
Điện cực được sử dụng trong phương pháp von - ampe hòa tan phải đảm

bảo những điều kiện rất khắt khe, đúng kĩ thuật như sau:
+ Tính đồng nhất: Nghĩa là bề mặt điện cực phải đồng đều, diện tích bề
mặt nhỏ( ≤ 3 mm), phẳng. Kích thước của điện cực trong các lần đo phải
bằng nhau. Như vậy mới đảm bảo khả năng các chất phân bố đều và
giống nhau trên bề mặt điện cực trong các lần đo.
+ Tính bền và ổn định: Nghĩa là điện cực không bị hỏng hoặc biến dạng
trong môi trường phân tích, để đảm bảo kết quả đo có lặp lại tốt.
Đó là hai điều kiện cơ bản nhất của điện cực trong phương pháp von –
ampe hòa tan.
Điện cực kinh điển nhất được sử dụng trong phương pháp von –ampe
hòa tan là điện cực giọt thủy ngân. Điện cực giọt Hg hay sử dụng bao gồm:
điện cực giọt treo( SHMDE), điện cực giọt rơi( HMDE) và điện cực giọt tĩnh.
Trong ba loại điện cực giọt Hg trên thÌ điện cực giọt treo thường dùng trong
phân tích von- ampe hoà tan nhất vì giọt Hg có kích thước nhỏ cỡ 0,1 –
0,3mm ( có thể thay đổi được tuỳ theo yêu cầu thực nghiệm). Giọt được hình
thành rất nhanh và được giữ ở đầu mao quản trong quá trình đo. Khoảng thế
phân tích rộng, quá thế hidro trên điện cực giọt thuỷ ngân lớn, vì vậy mở rộng
khoảng thế phân tích đến-1V( so với điện cực calomen bão hoà) trong môi
trường axit và -2V đối với môi trường bazo.. Bề mặt của giọt luôn được đổi
mới và không bị làm bẩn bởi sản phẩm của phản ứng điện cực. Với các điện
cực hiện đại, giọt Hg được điều khiển bởi hệ thống van khí, do vậy độ lặp lại
của giọt cao, tăng độ lặp, độ đúng và độ chính xác khi phân tích. Kích thước
giọt nhỏ nên lượng chất phân tích tiêu tốn là nhỏ, do đó sự giảm nồng độ
5
Website: Email : Tel : 0918.775.368
trong quá trình phân tích là không xảy ra. Tuy nhiên, do có quá trình oxi hoá
của Hg lỏng nên điện cực chỉ được sử dụng đến –0,3 hoặc 0,4V tuỳ thuộc vào
môi trường, và nhược điện lớn nhất của điện cực giọt Hg là nó rất độc vì vậy
gây ảnh hưởng đến người sử dụng và môi trường.
Loại điện cực thứ hai được sử dụng trong phương pháp von –ampe hòa

tan là điện cực đĩa quay, điện cực là một mặt phẳng tròn làm bằng các vật liệu
rắn trơ (như vàng, platin hoặc các loại cacboncos độ tinh khiết cao) nó thường
có kích thước bề mặt lớn hơn điện cực giot Hg. Các điện cực này cũng cho
kết quả phân tích chính xác, độ lặp tốt và khả năng pháp hiện cao. Nó thường
được làm mới trong quá trình đo bằng cách mài bóng bề mặt hoặc hoạt hóa lại
trước khi đo. Để tăng khả năng phát hiện của điện cực, phương pháp tạo màng
trên các điện cực quay đã được nghiên cứu rất nhiều. Đó là tạo một lớp màng
kim loại lên trên bề mặt điện cực, lớp màng này thường khá dày, phẳng, đều.
Qua nhiều nghiên cứu thì có điện cực màng thủy ngân hoặc màng bitmut
được ứng dụng phân tích, có hai kĩ thuật tạo màng lên bề mặt điện cực đó là
tạo màng đồng thời (in situ) và tạo màng trước ( ex situ). Điện cựu màng thủy
ngân cho kết quả phân tích tốt, có độ tin cậy và độ lặp lại cao. Tuy nhiên nó
cũng không thân thiện cho môi trường vì nó thải ra ion Hg
2+
sau mỗi lần đo.
Để khắc phục và hạn chế độc tính của điện cực giọt và điện cực màng Hg, đã
có rất nhiều điện cực được chế tạo. Điện cực đĩa quay có thể được tạo bởi một
loại vật liệu ví dụ như bột than mền (paste cacbon, glass cacbon) hoặc hỗn
hợp các bột trộn (theo những tỉ lệ khác nhau) với nhau ví như trộn bột than
mền(paste cacbon) biến tính bời Bitmut Oxit. Gần đây điện cực paste cacbon
biến tính bởi HgO cũng được nghiên cứu và cho kết quả rất khả quan.
I.2.2. Một số điện cực đĩa quay
+ Đện cực paste cacbon, hoặc glass cacbon. Hai loại này có thể tạo màng
vàng hoặc màng Bitmut oxit họăc màng Thuỷ ngân đã được nghiên cứu từ lâu
và ứng dụng rất nhiều.
6
Website: Email : Tel : 0918.775.368
+ Điện cực vàng
+ Điện cực paste cacbon trộn với bạc
+ Điện cực paste cacbon biến tính bởi Bi

2
O
3

+ Điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO.
[19]Kết quả một vài điện cực đĩa quay được sử dụng để xác định đồng
thời Pb và Cd cho kết quả:
Trong việc xác định Cd và Pb bằng phương pháp von-ampe hòa tan anot
cho độ nhạy nhất là trên điện cực giọt Hg ( 2pM với Pb) và trên điện cực glass
cacbon màng Hg (8pM với Pb và 5pM với Cd trong thời gian phân tích là 5
phút).
Điện cực paste cacbon biến tính bismut cho giới hạn phát hiện Pb là
1,5nM trong thời gian 10 phút.
Điện cực glass cacbon với giới hạn phát hiện Pb và Cd là 80nM trong
thời gian 3 phút. Điện cực paste cacbon biến tính Ag cho giới hạn phát hiện
Pb là 5nM trong thời gian 2 phút.
Điện cực Ag cho giới hạn phát hiện Cd 9nM và 2,5nM với Pb.
I.2.3. Ưu điểm việc sử dụng điện cực đĩa quay
Khi sử dụng điện cực đĩa quay trong phương pháp này, đem so sánh với
điện cực giọt Hg, các đặc tính nổi bật của điện cực có thể được tóm tắt như
sau:
+ Không cần thiết thực hiện sự khử ôxy.
+ Độc tính của điện cực này rất thập so với điện cực giọt Hg
+ Khả năng phát hiện được nhiều nguyên tố và độ nhạy cao
+ Không phải sử dụngbooj thiết bị khuấy dung dịch.
Chính vì có nhiều ưu điểm mà ngày nay điện cực đĩa quay được sử dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Nổi bật nhất là trong lĩnh vực xác định vết các
kim loại.
7
Website: Email : Tel : 0918.775.368

I.2.4. Giới thiệu về điện cực cacbon biến tính bởi HgO
Điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO tuy là một loại điện cực mới
được nghiên cứu, nhưng nó đã được ứng dụng nhiều trong việc xác định các
kim loại trong các loại mẫu khác nhau như trong phân tích nước, trong phân
tích thực phẩm… vì nó có độc tính thấp, bền, khoảng hoạt động rộng.
Điện cực HgO chính bản chất là điện cực paste cacbon biến tính bởi
HgO, nó được chế tạo từ vật liệu bột than trộn với HgO nhồi vào thanh teflon
có đường kính trong 2,3 mm được nối với dây dẫn bằng tiếp xúc với thanh
kim loại trực tiếp với tỉ lệ khối lượng HgO: C là nhất định, tỉ lệ khối lượng
này đã được nghiên cứu nhiều và thấy rằng tỉ lệ khối lượng HgO : C là 1:2
cho kết quả phân tích chính xác, độ bền và độ ổn định của điện cực tốt.
Bề mặt điện cực được mài bóng trước khi tiến hành phân tích. Qua
nghiên cứu lớp màng Hg trên bề mặt điện cực được hình thành theo hai
phương pháp sau:
- Phương pháp tạo màng đồng thời: theo phương pháp này thì điện cực
sau khi được mài bóng ta cho vào dung dịch phân tích rồi tiến hành điện phân
và khi đó trên bề mặt điện cực sẽ xảy ra các phản ứng sau:
HgO + 2 H
+
+ 2e → Hg + H
2
O
Sau đó : M
n+
+ ne + Hg → M(Hg)
Ion H
+
và 2e lấy của môi trường. Kim loại M và Hg được tạo ra đồng
thời trong quá trình điện phân, kim loại M được làm giàu dưới dạng hỗn hống
với Hg. Và sau đó ta tiến hành hòa tan bằng cách phân cực ngựơc lại thì xảy

ra quá trình oxi hóa sau
M(Hg) – ne → M
n+
+ Hg
Ion M
n+
sinh ra sẽ chuyển vào dung dịch. Và lớp màng Hg lại tái tạo như
cũ trên bề mặt điện cực. Tuy nhiên qua nghiên cứu chúng tôi thấy phương
pháp này chỉ áp dụng được trong môi trường có pH ≤ 5. Vì qua thử nghiệm
8
Website: Email : Tel : 0918.775.368
thì tại pH = 6 trở đi peak hòa tan của kim loại rất nhiễu và mất dần khi pH
tăng.
+ Phương pháp tạo màng trước: theo phương pháp này thì điện cực sau
khi được mài bóng sẽ được giữ ở thế -1V trong môi trường axit HCl 0,2M
thời gian là 1200s đến 3600s. Điện cực được hoạt hóa bằng cách phân cực
tuần hoàn 5 vòng trong khoảng thế -1,0V đến 1,0V trước khi sử dụng để phân
tích. Theo cơ chế sau:
HgO + 2 H
+
+ 2e → Hg + H
2
O
Ion H
+
và 2e lấy của môi trường. Khi đó trong quá trình điện phân làm
giàu kim loại ion kim loại sẽ bị khử thành kim loại và tạo hỗn hống với lớp
Hg trên bề mặt điện cực.
M
n+

+ ne → M (Hg).
Sau đó ta tiến hành hòa tan bằng cách phân cực ngựơc lại thì xảy ra quá
trình oxi hóa sau:
M(Hg) – ne → M
n+
+ Hg
Ion M
n+
sinh ra sẽ chuyển vào dung dịch. Và lớp màng Hg lại tái tạo như
cũ trên bề mặt điện cực.
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng Hg sinh ra sẽ tạo thành lớp màng trên
bề mặt điện cực, khi đó nó hoạt tương tự như điện cực màng Hg, nên sẽ ổn
định trong quá trình nghiên cứu. Khoảng hoạt động của điện cực rất rộng
chính vì vậy ta có thể điện cực này trong cả môi trường bazơ ( pH =12) mà
vẫn cho kết quả tốt.
9
Website: Email : Tel : 0918.775.368
I.3. KIM LOẠI NẶNG VÀ TÌNH TRẠNG Ô NHIỄM KIM LOẠI NẶNG
TRONG MÔI
I.3.1. Giới thiệu về kim loại nặng
Kim loại nặng phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất. Chúng được phong hóa
từ các dạng đất đá tự nhiên, tồn tại trong môi trường dưới dạng bụi bay hòa
tan trong sông hồ, nước biển, sa lắng trầm tích.
Trong vòng hai thập kỉ qua, kim loại nặng được thải từ các hoạt động sản
xuất của con người đóng góp thêm vào lượng tồn tại sẵn có của chúng trong
tự nhiên. Các công trình khai thác mỏ, giao thông, sản xuất tinh chế đều thải
các kim loại nặng vào môi trường, chủ yếu dưới dạng bụi khói hay nước thải.
ví dụ như Chì được cho vào xăng để tăng hiệu xuất động cơ, kim loại có độc
tính cao này đi cùng khí thải vào môi trường. Các kim loại được thải vào môi
trường theo nhiều nguồn khác nhau và ngày càng trở nên nguy hiểm cho con

người và môi trường sống.
Một số kim loại luôn tồn tại trong cơ thể của con người và cần thiết cho
sức khỏe con người. Sắt giúp ngăn ngừa việc thiếu máu, kẽm là tác nhân quan
trọng trong 100 phản ứng enzym. Trên nhãn của các lọ thuốc vitamin hay
thuốc bổ xung khoáng chất thường có Cr, cu, Fe, Mg, Mn, Mo, K, Se và Zn.
Chúng thường có hàm lượng thấp và được biết đến như lượng vết. Lượng nhỏ
của kim loại này cần có trong khẩu phần ăn của con người vì chúng không thể
thiếu được trong các phần tử sinh học như hemoglobin và các hợp chất sinh
hóa cần thiết cho sự sống. Nhưng nếu cơ thể hấp thụ lượng lớn các kim loại
này thì có thể gây rối loạn các quá trình sinh lý, trở nên độc hại cho cơ thể
hoặc làm mất tính năng của các kim loại vết khác ví dụ như lượng Zn cao có
thể làm mất tác dụng của Cu bằng một kim loại cần thiết cho cơ thể.
Các kim loại nặng là những kim loại có tỉ trọng gấp 5 lần tỷ trọng của
nước. Chúng bền và thường không tham gia vào các quá trình sinh hóa của cơ
10
Website: Email : Tel : 0918.775.368
thể. Chúng thường tích tụ sinh học (chuyển tiêp trong chuỗi thức ăn và đi vào
cơ thể con người) chúng gồm : Hg, Cr, As, Cu, Cd, Al, Pb, Se, Sb.. chúng
xâm nhập vào cơ thể con người theo các đường hô hấp, tiếp xúc hoặc do ăn
uống.
Ngày nay sự nhiễm độc kim loại nặng mãn tính có thể xuất phát từ việc
sử dụng kim loại trong các loại sơn, mực, trong nước máy, các hóa chất chế
biến thực phẩm, các sản phẩm chăm sóc sắc đẹp ( mỹ phẩm, dồi gội đầu,
thuốc nhuộm tóc...) trong xã hội công nghiệp hiện nay con người không thể
tránh khỏi việc nhiễm các hóa chất độc và các kim loại.
Các nghiên cứu cho thấy rằng các kim loại nặng có thể gây rối loạn hành
vi của thần kinh, khả năng tư duy, gây độc đến máu, gan, da, cơ quan sản xuất
hoocmoon...
I.3.2. Độc tính của một số kim loại
I.3.2.1.Vai trò, chức năng và sự nhiễm độc Chì

Chì là một kim loại nặng có độc tình và cũng được sử dụng khá phổ biến
trong sản xuất và tiêu dùng. Trong công nghiệp Chì được sử dụng trong ắc
quy, dây cáp điện, đầu đạn và ống dẫn trong công nghiệp hóa học. Nhưng
lượng lớn Thiếc và Chì được sử dụng để điều chế hợp kim quan trọng, ngoài
ra Chì hấp thụ tốt các tia phóng xạ và tia Rơnghen nên Chì được sử dụng làm
tấm bảo vệ khi làm việc với các tia này.
Chì gây độc hại đến cơ thể, tác động lên thần kinh, tổng hợp hemoglobin
và sự chuyển hóa vitamin D. Trẻ em đặc biệt rất nhạy cảm với những độc tính
này do một số nguyên nhân :
- Các hoạt động từ tay đến miệng ( do tiếp xúc hay ăn phải sơn và bụi
Chì)
- Hệ thần kinh đang phát triển dễ bị tổn thương khi tiếp xúc với Chì
- Tỉ lệ hấp thụ Chì của trể em cao hơn so với người trưởng thành.
11
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Chì là một thành phần không cần thiết của khẩu phần ăn, nó xâm nhập
vào cơ thể con người qua đường hô hấp, thức ăn đồ uống hàng ngày được tích
lũy trong cơ tăng dần theo thời gian. Theo tính toán liều lượng Chì tối đa có
thể chấp nhận hàng ngày cho người do thức ăn tạm thời quy định là
0,005mg/Kg thể trọng. Bình thường con người tiếp nhận hàng ngày từ 0,05
đến 0,1mg Pb không hại từ các nguồn như : không khí, nước và thực phẩm
nhiễm nhẹ Chì, nhưng tiêp nhận lâu dài 1mg/1ngày sẽ bị nhiễm độc mãn
tính, nếu như hấp thụ 1mg Pb trong một lần có thể sẽ gây tử vong.
Các hợp chất của Pb đều độc đối với động vật. Mặc dù, Pb không gây
hại nhiều cho thực vật nhưng lượng Pb tích tụ trong cây trồng sẽ chuyển qua
động vật qua đường tiêu hóa. Do vậy, Pb không được sử dụng làm thuốc trừ
sâu. Pb kim loại và muối sulphua của nó được coi như không gây độc do
chúng không bị cơ thể hấp thụ. Tuy nhiên, các muối Pb tan trong nước như
PbCl
2

, Pb(NO
3
)
2
, Pb(CH
3
COO)
2
rất độc. Khi xâm nhập vào cơ thể Chì tập
trung ở xương và tại đây Chì tác tụng với Photphat trong xương rồi truyền
vào các mô mền của cơ thể và thực hiện độc tính của nó. Ngoài ra Chì còn
ngưng đọng ở gan, lá lách, thận ...chì phá hủy quá trình tổng hợp hemoglobin
và các sắc tố cần thiết khác trong máu như cytochrom, cản trỏ sự tổng hợp
nhân hemo và tích trong các tế bào hồng cầu, làm giảm thời gian sống của
hồng cầu. Do đó sẽ dẫn tới việc thiễu máu và dẫn tới việc đau bụng ở người
lớn ở người lớn và viêm não ở trẻ em.
Chì còn gây ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe do hợp chất ankyl –
Chì được cho vào xăng ôtô, xe máy với vai trò làm chất kích nổ mà tính độc
hại cao của nó với con người gần đay mới được phát hiện vì thế trên thế giới
bây giờ ngưởi ta không dùng xăng pha Chì nữa.
+ Ngộ độc cấp tính: Ngộ độc xảy ra do thức ăn có chứa hàm lượng chì,
tuy ít nhưng liên tục hàng ngày. Chỉ cần hàng ngày cơ thể hấp thụ 1mg Pb trở
12
Website: Email : Tel : 0918.775.368
lên sau một vài năm các triệu chứng như sưng lợi, da vàng, đau khớp xương,
bại liệt tay, phụ nứ dễ bị xảy thai..
+ Khi bị nhiễm Chì trong máu với nồng độ cao hơn 800mg/L. Có thể gây
ra các bệnh tổn thương về tiểu động mạch, mao dẫn đến bệnh phù, thoái hóa
các nơron thần kinh..giảm chỉ số IQ ở trẻ em đang lớn.
Các thành phần của thực phẩm có khả năng làm giảm ảnh hưởng của

Chì:
+ Canxi: vì canxi có một vài tính chất giống chì nên trong một số trường
hợp có thể cạnh tranh với chì trong sự kết hợp với một số protein cảu
màng nhầy ruột vốn có vai trò tích cực trong hấp thị chì, do đó làm giảm
sự nhiễm độc bởi chì .
+ Ion photphat cũng làm giảm ảnh hưởng của chì nhờ tính chất không
hòa tan của nó.
Một số thành phẩm của Chì làm tăng khả năng hấp thu chì như : vitamin
D, rượu etylic, axit citric... vì thế tốt nhất là tránh những nơi có chì ơ bất kì
dạng nào trong dinh dưỡng, chú ý dùng các thực phẩm có hàm lượng chì dưới
mức cho phép, như có đủ Ca, Mg để hạn chế ảnh hưởng của Pb.
I.3.2.2. Vai trò, độc tính của Cd và hợp chất của nó:
Cadmi là một nguyên tố rất độc đối với môi trường sống cũng như đối
với con người. Nguồn ô nhiễm cadimi xuất phát từ ô nhiễm không khí khai
thác mỏ, nhà máy luyện kim, hải sản. Nguồn chính của cadimi thải vào nước
là các điện cực dùng trên tàu và nước thải. Cd tồn tại chủ yếu ở dạng hòa tan
trong nước, quá trình tích lũy nhiều trong các động vật nguyên thể như trai,
ốc, sò, ngao....
Đối với các thực vật sống dưới nước, tính độc hại của Cd ngang với độc
tính của Ni và Cr(III)...và có phần kém độc hơn so với Hg(CH
3
)
2
và Cu. Tất
nhiên điều này còn phụ thuộc vào từng loài, từng điều kiện của sự ảnh hưởng
13
Website: Email : Tel : 0918.775.368
của Cd. Ở hàm lượng 0,02-1 mg/l Cd sẽ kìm hãm quá trình quang hợp và phát
triển của thực vật. Hàm lượng cho phép của Cd trong nước là 5 μg/l.
Đối với con người Cd có thể xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác

nhau ví dụ như tiếp xúc với bụi Cd, ăn uống các nguồn có sự ô nhiễm Cd...Cd
thường được tích luỹ dần trong thận, gây triệu chứng độc mãn tính. Nếu để
lâu có thể gây mất chức năng thận và sự mất cân bằng các thành phần khoáng
trong xương. Liều lượng 30 mg cũng đủ dẫn đến tử vong. Cũng có nhiều giả
thiết cho rằng cho rằng Cd có thể thay thế Zn trong cơ thể làm giảm khả năng
sản sinh tế bào.
Chính vì mức độ độc hại của các kim loại Cd và Pb cho nên đã có nhiều
tiêu chuẩn về chất lượng môi trường.
I.3.2.3. Vai trò sinh học, độc tính của Cu và hợp chất của nó:
Đồng là một nguyên tố rất đặc biệt về mặt sinh vật học. Có lẽ nó là chất
xúc tác của những quá trình oxi hoá nội bào. Người ta đã nhận xét rằng, rất
nhiều cây muốn phát triển bình thường, đều cần phải có một ít đồng và nếu
dùng những hợp chất của đồng để bón cho đất (đặc biệt là đất bùn lầy) thì thu
hoạch thường tăng lên rất cao. Các cơ thể thực vật có độ bền rất khác nhau
đối với lượng đồng dư.
Đối với thực vật thì đồng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng
và phát triển sản lượng của cây. Đồng có tác dụng kích thích các loại men, tạo
điều kiện cho cây sử dụng protein và hình thành clorofin. Thiếu đồng thì cây
không phát triển được. Đồng có tác dụng giúp cây chống hạn, chịu rét, làm
tăng khả năng giữ nước của mô, bảo vệ diệp lục khỏi bị phá huỷ đồng thời
còn có tác dụng làm tăng quang hợp.
14
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Các nguyên tố vi lượng ảnh hưởng không những đến quá trình phát triển
của thực vật mà còn có tầm quan trọng đối với hoạt động sống của động vật
và con người.
Trong các động vật thì một số loài nhuyễn thể (bạch tuộc) có chứa đồng
nhiều nhất. Trong các động vật cao đẳng, đồng tập trung chủ yếu ở gan và ở
các hạch tế bào của những mô khác. Ngược lại các tế bào tại các chỗ sưng
chứa rất ít đồng. Nếu sinh vật bị thiếu đồng (mỗi ngày cần đến 5mg) thì việc

tái tạo hemoglobin sẽ giảm dần và sinh ra bệnh thiếu máu. Muốn chữa bệnh
này nguời ta cho hợp chất của đồng vào đồ ăn.
Nguồn các nguyên tố vi lượng trong cơ thể con người thường xuyên
được bổ sung từ rau, quả, các loại lương thực thực phẩm có trong thức ăn
hàng ngày. Trong thành phần các loại lương thực thực phẩm, sự có mặt của
các nguyên tố vi lượng, đặc biệt là các kim loại nặng trong đó có đồng với
hàm lượng không thích hợp sẽ gây ra ảnh hưởng tiêu cực đối với con người.
Thiếu hoặc mất cân bằng nguyên tố kim loại vi lượng trong các bộ phận
cơ thể như máu, huyết thanh, tóc, gan, mật… là nguyên nhân hay triệu trứng
của ốm đau, bệnh tật hoặc suy dinh dưỡng. Hàm lượng đồng trong toàn bộ cơ
thể xấp xỉ 0,1g và nhu cầu hang ngày của một người đàn ông có sức khỏe
trung bình là 2mg. Ở trẻ sơ sinh và đang bú mẹ, thiếu đồng dẫn đến thiếu máu
nặng và thiếu bạch cầu trung tính. Ở trẻ em mắc bệnh suy nhược nhiệt đới gọi
là Kawashiskor thì biểu hiện thiếu đồng là mất sắc tố ở lông tóc. Qua phân
tích người ta thấy ở những trẻ mất khả năng đọc và đánh vần hoặc đọc và
đánh vần khó nhọc thì hàm lượng đồng và magie trong tóc cao hơn nhiều so
với các trẻ đối chứng (bình thường).
Nếu hàm lượng đồng trong tóc tăng nhiều (quá giới hạn) thì bệnh kéo
theo bao gồm cả thiếu máu, viêm gan, viêm tuyến giáp trạng và suy thận. Nếu
ở mô não, nồng độ Cu tăng và nồng độ Zn giảm thì sẽ xuất hiện chứng sớm
15
Website: Email : Tel : 0918.775.368
mất trí. Một bệnh gọi là bệnh Wilson sinh ra bởi các cơ thể mà đồng bị giữ
lại, mà không tiết ra bởi gan vào trong mật. Căn bệnh này nếu không được
điều trị có thể dẫn tới các tổn thương não và gan.
Trong số các đồ ăn thì sữa và men có chứa nhiều đồng nhất. Một điều
đáng chú ý là trong máu nguời mẹ có thai, người ta thấy lượng đồng tăng gấp
đôi so với lúc bình thường.
Vì vậy xác định chính xác hàm lượng nguyên tố đồng trong các thực
phẩm và trong cơ thể người bình thường để xây dựng các chỉ tiêu sinh học và

dinh dưỡng là vô cùng cần thiết để chăm sóc và bảo vệ cộng đồng.
Do nước thải công nghiệp thường chứa lượng khá lớn các ion kim loại
nặng. Sự ô nhiễm nguồn nước bởi các kim loại nặng như Cu sẽ gây ảnh
hưởng xấu đến môi trường và gây hại đến sức khoẻ con người. ở Việt Nam,
bộ Khoa học -Công nghệ và Môi trường cũng đã đưa ra một số chỉ tiêu chuẩn
về hàm lượng giới hạn cho phép của Cu trong nước.
Đối Tượng Giới hạn cho phép (mg/l)
VN EU USA WHO
Nước sinh hoạt 0.1 0.01 1 0.1
Nước mặt
Dùng làm nguồn cấp nước 0.1 - - -
Dùng cho mục đích khác 1 - - -
Nước ngầm 1 - -
Nước biển
ven bờ
Bơi tắm 0.02 - - -
Nuôi thuỷ sản 0.01 - - -
Các nơi khác 0.02 - - -
16
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Bảng 2: Giá trị giới hạn cho phép của đồng trong một số đối tượng
nước khác nhau
I.3.2.4. Vai trò và độc tính của Zn.
Zn cũng là nguyên tố quan trọng với động và thực vật. Với thực vật khi
lượng Zn tích tụ trong đất quá cao gây ra bệnh mất diệp lục ở cây xanh. Với
con người Zn là dinh dưỡng thiết yếu. Nó cũng giống như các nguyên tố vi
lượng khác trong cơ thể người Zn thường tích tụ trong gan à thận, khoảng
2gam Zn được thận lọc mỗi ngày. Trong máu 2/3 lượng Zn được kết nối với
Albumin và hầu hết các phần còn lại được được tạo phức chất với
macroglobin. Zn còn có khả năng gây ung thư đột biết , gây ngộ độc hệ thần

kinh, sự nhạy cảm và sự sinh sản, gây độc đến hệ miễn dịch. Sự thiếu hụt Zn
trong gây ra các triệu chứng như bệnh liệt dương, teo tinh hoàn, mù màu ,
viêm da, bệnh về gan và một số triệu chứng khác.
I.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆN ĐẠI XÁC ĐỊNH LƯỢNG VẾT CÁC
KIM LOẠI Zn, Cd, Pb, Cu.
I.4.1. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử AAS
Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng xác định ứng đúng với tia phát
xạ nhạy của nguyên tố cần phân tích vào đám hơi nguyên tử tự do thì các
nguyên tử tự do sẽ hấp thụ năng lượng của các tia chiếu vào và tạo ra phổ hấp
thụ nguyên tử của nó. Đo phổ này sẽ xác định được nguyên tố cần phân
tích[9]. Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có những ưu
việt: độ nhạy, chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít và tốc độ phân tích nhanh.
Với ưu điểm này AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác
định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau
như y học, sinh học và kiểm tra các hóa chất có độ tinh khiết cao.
Trên thế giới, đã có nhiều công trinh nghiên cứu và ứng dụng kĩ thuật
GF –AAS xác định các kim loại nặng trong nhiều đối tượng khác nhau:
17
Website: Email : Tel : 0918.775.368
- Chuan Chuang, , Yeou - -Lih Huang[31] đã ứng dụng phương pháp GF
–AAS để xác định Pb, Cd trong 5 mẫu thuốc cổ truyền Trung Quốc sử dụng
(NH4)H
2
PO
4
làm chât cải biến hóa học và đưa ra giới hạn định lượng của Pb
là 11,6pg và Cd là 2pg.
- Áp dụng phương pháp GF-AAS, các tác giả S.L. Jeng, S J Lee, [ 25]
xác định Pb và Cd trong mẫu sữa nguyên liệu và đưa ra kết quả hàm lượng
trung bình của Pb trong 107 mẫu sữa là 2,03ng/g và của Cd là: 0,04ng/g.

- Tác giả Pilar Vinas [ 37] cùng các cộng sự ứng dụng phương pháp phổ
hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa để xác định trực tiếp Pb, Cd, Zn và Cu
trong mật sử dụng HO làm chất cải biến làm tín hiệu đường nền.
- Nhiều sinh viên khoa Hóa –Trường Đại học KHTN Hà Nội đã ứng
dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử để xác định một số kim loại nặng
trong nhiều đối tượng khác nhau, chẳng hạn như:
+ Phạm Thu Hà [ 19] đã nghiên cứu xác định Cd và Pb trong thảo dược
và sản phẩm của nó bằng phép đo phổ hấp thụ nguyên tử.
+ Nguyên Thị Hương Lan [8] đã nghiên cứu ứng dụng phép đo phổ hấp
thụ nguyên tử ngọn lửa xác định Cu, Pb và Zn trong gừng củ - nguyên liệu
sản xuất tra Gừng.
+ Nguyễn Ngọc Sơn [12] đã sử dụng phương pháp phổ hấp thụ nguyên
tử không ngọn lửa xác định vết Pb và Cu trong đất hiếm tinh khiết.
+ Lê Thị Hồng Thúy [18] nghiên cứu ứng dụng phép F-AAS xác định
Cu, Pb và Zn trong đường sinh học Aspartam.
I.4.2. Phương pháp phổ khối plasma cao tần cảm ứng ICP – MS[9]
Khi dẫn mẫu phân tích vào ngọn lửa plasma, trong điều kiện nhiệt độ cao
của plasma, các chất có trong mẫu khi đó sẽ bị hóa hơi, nguyên tử hóa và ion
hóa tạo thành ion dương có điện tích +1 và các electron tự do. Thu và dẫn
dòng khí ion đó vào thiết bị phân giải phổ để phân chia chúng theo số khối
(m/z) sẽ tạo ra phổ khối của nguyên tử chất cần phân tích. Sau đó đánh giá
18
Website: Email : Tel : 0918.775.368
định tính và định lượng phổ thu được. Kĩ thuật phân tích ICP-MS là một trong
những kĩ thuật hiện đại, kĩ thuật này được nghiên cứu và phát triển rất mạnh
trong những năm gần đây. Với những ưu điểm nổi bật, kĩ thuật ICP –MS
được ứng dụng rất rộng rãi trong phân tích rất nhiều các đối tượng khác nhau
đặc biệt là trong các lĩnh vực phân tích vết và siêu vết phục vụ nghiên cứu
trong sản xuất vật liệu bán dẫn, vật liệu hạt nhân, nghiên cứu địa chất và môi
trường...

- D.Lariviere[28] và các cộng sự đã nghiên cứu xác định siêu vết
210
Pb
trong nước bằng phương pháp ICP – MS và đưa ra giới hạn phát hiện của
210
Pb là 10pg/L.
- Tác giả Peter Heitland và Helmut D.Koster [27] ứng dụng phương pháp
ICP-MS để xác định lương vết 30 nguyên tố Cu, Pb, Zn, Cd..trong mẫu nước
tiểu của trẻ em và trường thành.
I.4.3. Phương pháp von - ampe hòa tan
- [17] Thành Trinh Thục và các cộng sự đã ứng dụng phương pháp von
–ampe hòa tan xác định các nguyên tố Zn, Cd, Pb và Cu trong các thực phẩm
và hấp phụ đất trồng bằng kĩ thuật ghi dòng trong môi trường nền đệm axetat
với hệ ba điện cực: Điện cực Thủy ngân treo HMDE, điện cực so sánh là
Ag/AgCl, điện cực phụ trợ Pt với các điều kiện:
Thế điện phân : -1,05V
Thời gian điện phân: 60s
Quét trong khoảng -1,05V đến 0,05V
- [27] José A. Jurado-González. Dựa vào khả năng tạo phức hấp thụ của
các kim loại với 8- oxiquinolinol, với mục đích rút ngắn thời gian phân tích,
tăng độ nhậy và giảm ảnh hưởng của oxi, nên người ta đã sử dụng phương
pháp von ampe hòa tan hấp thụ hòa tan catot để xác định một số kim loại
trong các loại mẫu. Mẫu nước biển được cho vào bình điện phân có pH = 7,6
trong đó gồm 10
-2
M HEPPES, NaOH 0,5M và 8-Oxiqiunolinol 8.10
-6
M, điện
19
Website: Email : Tel : 0918.775.368

cực làm việc là giọt Hg với thế điện phân -1,3V trong thời gian 120s. Thế hấp
thụ -0,3V trong thời gian 8s. Ta tiến hành quét với kĩ thuật sóng vuông với tốc
độ quét 15mV/s. Trước khi quét ta tiến hành quét đường nền ta chọn thế điện
phân -1,3V trong 2s và -0,3V trong 5s các thông số máy khác tương tự để đo
chiều cao peak các chất ta phải trừ đường nền. Kết quả thu được peak hòa tan
của Cu
2+
-,52V, của Pb
2+
-0,62V, và Cd
2+
= - 0,87V..
-[25] Janice Limson, Tebello Nyokong đã xác định Cu, Cd, Pb và Bi(≥
5µg/ml ) bằng phương pháp von – ampe hấp thụ hòa tan cactot (AdCSV)
bằng điện cực glass cacbon màng Hg, sử dụng cactechol, 4-t- butylcactechol
và resorcinol làm phối tử tạo phức. Điện cực glass cacbon được mài bóng
bằng bột oxit nhôm trên tấn nhung. Dung dich phân tích gồm 10ml đệm
axetat pH 4,4. Hg
2+
100µl, thời gian sục khí 5 phút, thế điện phân -1,0V, nồng
độ catechol 0,02M.
- [24] Clinio Locatelli, Giancarlo Torsi đã phân tích mẫu đất bùn ở sông,
cân khoản 0,5 -0,8g cho vào binh định mức 50ml được hòa tan trong 4ml HCl
37% và 5ml HNO
3
69% và 5ml HClO
4
đặc. Dung dịch sau khi hòa tan được
cho vào bình điện phân, bình này được giữ trong 20,0 ±0,5
0

C. Dung dịch
được làm sạch bằng cách sục khí Nitrơ trong 15 phút. Dung dịch phân tích
trong pH = 9,3 bằng đệm amoniac. Trong trương hợp Cu- Cd – Pb - Zn thế
điện phân -1,25V, thời gian điện phân 120s, quét bằng kĩ thuật xung vi phân
hòa tan anot, tốc độ quét 250mV/s. Còn trong trường hợp As-Se có thế điện
phân -1,1V, thời gian điện phân 210s kĩ thuật quét xung vi phân hòa tan
catot, tốc độ quét 250mV/s.
- [23] Y. Bonfil, E. Kirowa – Eisner. Xác định đồng thời Pb và Cd với
điều kiện sau: Dung dịch phân tích có thể tích 50ml trong đó gồm: NaCl 10
-
2
M và HNO
3
10
-2
M điện cực làm việc là Ag quay trong suốt quá trong điện
phân. Kết quả thu được thế của Cd
2+
-0,8V và của Pb
2+
- 0,65V thế của peak
hòa tan này phụ thuộc vào tỉ lệ giữa Pb và Cd trong dung dịch, qua khảo sát
20
Website: Email : Tel : 0918.775.368
cũng cho thấy rằng Pb
2+
bị ảnh hưởng nhiều khi dung dịch co NO
3
-
sẽ làm cho

peak của Pb giảm, dịch chuyển về phía âm và khi có mặt của Cl
-
thì peak của
Pb lại tăng.
- [7] Cu, Cd, Zn và Pb trong các mẫu nước thiên nhiên, nước sạch.
Người ta thêm đệm cacbonat vào dung dịch phân tích (pH = 10- 10,5) với sự
có mặt của Natricitrat để ngăn ngừa kết tủa CaCO
3
thêm hỗn hợp KOH và
dung dịch Natricitrat 0,04M vào 10ml mẫu, thổi khí Nitrơ trong 10 phút.
Tiến hành làm giàu kim loại trên điện cực giọt Hg tĩnh ở thế -1,8V trong
khoảng 2-3 phút sau đó quét theo chiều anot từ -1,4V đến -1V.
- Xác định đồng thời Zn, Cu, Cd, Pb, Mn, Ni trong nước mưa cũng sử
dụng phương pháp này trên nền HCl (pH = 2) điện phân tại thế -1,2V trong 1-
3 phút. Điện cực làm việc là giọt Hg tĩnh.
- Xác định đồng thời Zn, Cd, Cu và Pb cũng đã được nhóm tác giả Từ
Vọng Nghi, Hoàng Thọ Tín, Nguyễn Văn Hợp, Trần Công Dũng, Nguyễn Hải
Phong. Thuộc khoa Hóa, Trường Đại Học Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc
gia Hà Nội, và khoa Hóa, Trường Đại Học Khoa học, Đại học Huế. Nghiên
cứu xác định đồng thời trên điện cực màng Bistmut trên điện cực rắn đĩa than
thủy tinh. Trong điều kiện tối ưu là: Thế điện phân – 1,3V, thời gian điện
phân 120s, tốc độ quay của điện cực là 1600 vòng/phút. Trong nền đệm axetat
pH =4,5, nồng độ 0,1M, quét sóng hòa tan theo kĩ thuật xung vi phân.
CHƯƠNG II: THỰC NGHIỆM
II.1. THIẾT BỊ- HÓA CHẤT
II.1.1. Thiết bị
- Thiết bị phân tích là hệ đo điện hóa µAutolab.3 (Hà Lan) nối với hệ
điện cực đa năng 663 của hãng Metrohm và phần mền phân tích 757 –VA.
21
Website: Email : Tel : 0918.775.368

-
Hình 1: Thiết bị phân tích điện hoá µAutolab.3 (Hà Lan) nối với hệ điện
cực đa năng 663 của hãng Metrohm và phần mền phân tích 757 –VA.
Hệ đo gồm 3 điện cực:
Điện cực làm việc: Điện cực paste cacbon biến tính bởi HgO với tỉ lệ
khối lượng HgO: C là 1:2, bề mặt điện cực được mài bóng và hoạt hóa trong
môi trường axit trước khi ứng dụng trong phân tích.
Điện cực so sánh Ag/AgCl/KCl bão hoà
Điện cực phụ trợ cacbon thủy tinh.
- Các dụng cụ thủy tinh như cốc, buret, pipet, bình điện phân… đều được
làm sạch kỹ và ngâm trong dung dịch HNO
3
10 % trước khi dùng
- Máy đo pH 211 Microprocessor pH Meter- HANNA Instruments và
con khuấy từ. Cân phân tích, Bình định mức 25, 50, 100, và 250 ml.
II.1.2. Hoá chất
- Các dung dịch Pb
2+
, Cd
2+
, Zn
2+
, Cu
2+
và Fe
3+
được pha loãng lại hàng ngày
bằng nước cất hai lần từ các dung dịch chuẩn [Pb
2+
]= [Cd

2+
] = [Cu
2+
]
=[Zn
2+
]= [Fe
3+
]= 1000ppm của Merck.
- Các axit HNO
3
, CH
3
COOH 2M, HCl 2M, H
3
PO
4
2M, H
3
BO
3
1M được
pha loãng bằng nước cất hai lần từ các dung dịch axit đặc của Merck
- Đệm vạn năng( đệm Briton Robinson) được pha từ hỗn hợp 3 axit
CH
3
COOH 0,04M, H
3
PO
4

0,04M, H
3
BO
3
0,04M và NaOH 0,2M.
22
Website: Email : Tel : 0918.775.368
- Đệm axetat (pH= 4,5) được pha từ CH
3
COOH 0,2M, CH
3
COONa
0,2M.
- Dung dịch NaOH 0,2M cũng được pha bằng nước cất từ NaOH dạng
viên của Merck
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
PHẦN I: KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN TỐI ƯU RIÊNG VỚI TỪNG
NGUYÊN TỐ
23
Website: Email : Tel : 0918.775.368
II.2.1. Khảo sát các điều kiện tồi ưu xác định Pb
II.2.1.1. Bản chất sự xuất hiện píc hòa tan của Pb
2+

Điện cực sau khi hoạt hóa trong môi trường axit thì trên bề mặt điện cực
sẽ có một lớp màng Hg kim loại, phẳng mịn, phân bố đều. Khi điện phân làm
giàu Pb
2+
giả sử tại thế E
đp

= -1,2V, thì xảy ra quá trình khử sau:
Pb
2+
+ 2e → Pb (Hg)
Pb sinh ra trong quá trình khử sẽ tạo hỗn hống với lớp Hg trên bề mặt
điện cực và được làm giàu dần dần trong quá trình điện phân.
Khi ta tiến hành ghi dòng hòa tan bằng cách phân cực ngược lại thì xảy
ra quá trình oxi hóa sau:
Pb(Hg) – 2e → Pb
2+
+ Hg
Pb
2+
sinh ra sẽ lại dịch chuyển vào trong dung dịch. Và ta ghi dòng ion
Pb
2+
này sẽ thu được peak hòa tan của Pb
2+
.
II.2.1.2.Sự xuất hiện píc hòa tan của Pb
2+

Để khảo sát sự xuất hiện píc của Pb
2+
trong nền đệm vạn năng 0,01M,
pH = 4 ta tiến hành hai thí nghiệm, thí nghiệm thứ nhất là không có Pb
2+
và
thí nghiệm thứ hai là Pb
2+

với nồng độ 10ppb, đều trong cùng điều kiện là: E
đp
= -1,2V , t
đp
= 90s. Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông,
quét thế ở khoảng -1,0 V đến 0 V với tốc độ quét 200 mV/s.

-1.00 -800m -600m -400m -200m 0
U (V)
1.50u
2.00u
2.50u
3.00u
3.50u
I (A)
24
- 0,45V
Website: Email : Tel : 0918.775.368
Hình 1.1:Nền đện vạn năng tại
pH = 4
Hình 1.2 : Píc hòa tan của Pb
2+
trong
nền đệm vạn năng tại pH = 4
Qua kết quả hai thí nghiệm trên chúng tôi thấy khi không có Pb
2+
thì
đường hòa tan vẫn có píc nhỏ, có thể là dung dịch không sạch hoàn toàn. Với
thí nghiệm có Pb
2+

thì đỉnh píc có thế tại -0,45V, cường độ píc này tăng lên
khi nồng độ của Pb
2+
tăng lên. Vậy có thể kết luận tại pH = 4 thì píc hòa tan
của Pb
2+
tại thế E = - 0,45V.
II.2.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng hòa tan của Pb
2+

Để chọn pH thích hợp cho quá trình phân tích, chúng tôi tiến hành thí
nghiệm ở các pH khác nhau( từ 4 đến 10) của đệm vạng năng nồng độ 0,01M
với mỗi dung dịch đều chứa Pb
2+
10ppb. Thông số máy. E
đp
= -1,2V, t
đp
=
90s.
Ghi dòng hòa tan bằng kỹ thuật von-ampe sóng vuông, quét thế ở
khoảng -1 V đến 0V với tốc độ 200 mV/s. Ta thu được bảng số liệu sau:
pH 3 4 4,5 5 6 7 8 9 10
I(μA) 1,12 1,14 1,24 1,16 0,77 0,75 0,74 0,64 0,58
E (V) -0,43 -0,44 -0,46 -0,46 -0,512 -0,53 -0,55 -0,56 -0,59
Bảng 1.1: Ảnh hưởng của pH đến cường độ dòng
và thế đỉnh píc hòa tan của Pb
2+

25