ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH: KHẢO SÁT QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI Cl, NO2, NO3, SO42 TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION

GVHD: TS. TRẦN THỊ THANH THÚY
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH 10031951
Lớp: DHPT06 Khóa: 2010 - 2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
KHẢO SÁT QUY TRÌNH XÁC ĐỊNH ĐỒNG THỜI
Cl-, NO2-, NO3-, SO42- TRONG ĐẤT
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
NỘI DUNG
TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
3
1
2
1
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
2
1.1. TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ
1.2. TỔNG QUAN VỀ SẮC KÝ ION
1.3. TỔNG QUAN ANION
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06

1.1. TỔNG QUAN SẮC KÝ
THẾ NÀO LÀ
PHƯƠNG PHÁP
SẮC KÝ?
Sắc ký là quá trình tách dựa trên sự
phân bố liên tục các cấu tử chất phân tích
trên hai pha: một pha thường đứng yên có
khả năng hấp thụ chất phân tích gọi là pha
tĩnh, một pha di chuyển qua pha tĩnh gọi là
pha động; do các cấu tử chất phân tích có ái
lực khác nhau với pha tĩnh, chúng di chuyển
với tốc độ khác nhau và tách ra khỏi nhau.
3
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.1. TỔNG QUAN SẮC KÝ
SẮC KÝ KHÍ
SẮC KÝ LỎNG
SẮC KÝ HẤP PHỤ
SẮC KÝ PHÂN BỐ LỎNG – LỎNG
SẮC KÝ ION
SẮC KÝ RÂY PHÂN TỬ
PHÂN TÍCH TIỀN LƯU
PHÂN TÍCH THẾ ĐẨY
PHÂN TÍCH RỬA GIẢI
THEO HỆ PHA
THEO CƠ CHẾ
TÁCH

THEO CÁCH HÌNH
THÀNH SẮC KÝ ĐỒ
PHÂN
LOẠI
4
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN SẮC KÝ ION
Sắc ký trao đổi ion (IC) là quá
trình phân tích dựa trên cơ sở của
sự trao đổi thuận nghịch, đúng tỷ
lượng các ion trong dung dịch và
các ion trong ionit.
5
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN SẮC KÝ ION

Cấu tạo của hệ thống sắc ký trao đổi ion:
6
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN SẮC KÝ ION
Sử dụng suppressor

Không sử dụng suppressor

Một số loại sắc ký ion
Tác dụng của suppressor là làm tăng độ nhạy của anion, tuy
nhiên cùng thời điểm đó nền độ dẫn của dung môi rửa giải giảm rất
thấp. Yếu tố then chốt của kỹ thuật suppressor là loại bỏ các chất
điện ly không mong muốn trước khi đo độ dẫn.
7
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN SẮC KÝ ION
Pha tĩnh
Pha động
Ionit Cationit Anionit Ionit lưỡng tính
Ionit là hợp
chất polymer vô
cơ và hữu cơ
không tan có chứa
nhóm hoạt động,
bao gồm ionit vô
cơ tự nhiên, ionit
vô cơ tổng hợp,
ionit hữu cơ tự
nhiên và các ionit
hữu cơ tống hợp.
Cationit là
những ionit có
chứa nhóm

chức axit được
kí hiệu là
R(-)H(+) trong
đó R là gốc
nhựa, vậy bộ
khung của
cationit có nhóm
chứa điện âm.
Anionit có
dạng R+X- với
nhóm hoạt động
R+ thường là
nhóm amin. Do
có nhóm amin
gắn trên mạng
lưới cao phân tử
nên anionit
mang tính bazơ.
Trên mạng
lưới không gian
của ionit lưỡng
tính vừa chứa
nhóm chức acid
vừa chứa nhóm
chức bazơ nên
có khả năng
trao đổi cả
cation lẫn anion.
Là các dung
dịch rửa giải (H+,

Na+,… cho các
cation và Cl-, OH-
cho anion), đệm pH
và nếu cần thì thêm
một lượng ligand
tạo phức với các
cation cần tách
hoặc dùng phương
pháp gradient rửa
giải.
8
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN ANION
Do hiện tượng thẩm thấu từ nước biển hoặc do ô nhiễm từ việc sử dụng phân bón
hóa học, các loại nước thải trong các ngành công nghiệp.
Cản trở quá trình vận chuyển oxy của hemoglobin, gây toàn thân tím tái năng, thở
nhanh, tim đập nhanh, hôn mê, tử vong …Nitrit có thể tác động với acid amin tạo
thành nitrosamine là hợp chất có khả năng gây đột biến và sinh ung thư.
Nitrat xâm nhập vào cơ thể thông qua các loại thực phẩm có chứa nitrat, độc tính sẽ
tăng lên chuyển thành nitrit nhờ hệ vi khuẩn có trong hệ tiêu hóa của con người.
Với hàm lượng sunfat cao hơn 400 mg/L, có thể gây mất nước trong cơ thể và làm
tháo ruột.
CẦN PHẢI XÁC ĐỊNH
HÀM LƯỢNG ANION
9
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-

BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06

Các phương pháp xác định anion
1.2. TỔNG QUAN ANION
Phương pháp Ưu điểm Nhược điểm
Phương pháp
sắc ký ion
- Có thể xác định một vài anion trong cùng một phép
phân tích.
- Phân biệt được các halogen (Br-, Cl-, …) và các
anion ở trạng thái oxi hóa khác nhau (NO2-, NO3-,
SO42-, SO32-, …)
- Đơn giản và nhanh chóng.
- Độ nhạy phát hiện cao.
- Thiết bị hiện đại đắt tiền.
- Người phân tích cần phải có kinh nghiệm sử dụng.
- Hóa chất sử dụng phải là hóa chất tinh khiết phân
tích.
Phương pháp
trắc quang
- Thời gian phân tích nhanh.
- Một đường chuẩn có thể đo được nhiều mẫu.
- Giới hạn định lượng thấp.
- Thiết bị hiện đại tốn kém.
- Không thể phân tích đồng thời nhiều anion cùng
một lúc.
Phương pháp
AAS
- Có độ chọn lọc cao và độ nhạy cao.

- Được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
- Có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên
tố trong mẫu.
- Kết quả phân tích ổn định, sai số nhỏ.
- Hệ thống máy tương đối đắt tiền.
- Sự nhiểm bẩn ảnh hưởng nhiều đến kết quả phân
tích hàm lượng vết.
- Chỉ cho biết thành phần nguyên tố ở trong mẫu
mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố
trong mẫu.
10
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
1.2. TỔNG QUAN ANION

Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu đất
11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
KHẢO SÁT THÀNH PHẦN PHA ĐỘNG
2.1.
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG TỐC ĐỘ DÒNG
2.2.
KHẢO SÁT KHOẢNG NỒNG ĐỘ TUYẾN TÍNH
2.3.

XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN
2.4.
KHẢO SÁT LOD VÀ LOQ
2.5.
KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA PHƯƠNG PHÁP
2.6.
KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI CỦA QUY TRÌNH PHÂN TÍCH MẪU
2.7.
QUY TRÌNH PHÂN TÍCH MẪU ĐẤT
2.8.
12
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2. THỰC NGHIỆM

Thiết bị, dụng cụ
•
Máy Compac IC 761.
•
Cột Metrosep Anion Dual 2 (75 mm × 4.6 mm),
kích thước hạt 6 μm với pha tĩnh là
polymerthacrylate liên kết với nhóm anion bậc 4.
•
Detector IC Conductivity.
•
Cân phân tích và các dụng cụ thủy tinh cần thiết
trong phòng thí nghiệm.


Hóa chất
•
Nước cất 2 lần.
•
NaHCO-3 khan (99 %), Trung Quốc.
•
Na2CO3 khan (99 %), Trung Quốc.
•
NaCl, NaNO2, NaNO3, Na2SO4 khan.
•
H2SO4 đậm đặc (98 %), Trung Quốc.
•
Dung dịch chuẩn gốc 1000 ppm của các
anion.
•
H2SO4 100 mmol/L
•
Dung dịch rửa giải (1.5 mmol/L NaHCO3/ 2.0
mmol/L Na2CO3
13
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.1. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
THÀNH PHẦN PHA ĐỘNG
Pha động Hóa chất
Tỷ lệ nồng
độ (mmol/L)
mcân (g)

Vbđm
(mL)
pH
1
NaHCO3 2.0 0.0426
250
6,23
Na2CO3 1.5 0.0398
2
NaHCO3 2.0 0.0426
6,16
Na2CO3 1.3 0.0345
3
NaHCO3 1.7 0.0358
6,37
Na2CO3 1.8 0.0478
4
NaHCO3 1.5 0.0316
6,47
Na2CO3 2.0 0.0530
14
Chuẩn có nồng độ 2 ppm
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
Pha động tối ưu cho quá trình chạy máy sắc ký là hỗn hợp 1.5 mmol/L
NaHCO3/2.0 mmol/L Na2CO3.
Pha động 1 Pha động 2 Pha động 3 Pha động 4
15

2.1. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
THÀNH PHẦN PHA ĐỘNG
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
TỐC ĐỘ DÒNG
16
Chuẩn có nồng độ 2 ppm
Pha động tối ưu
đã khảo sát
Thay đổi tốc độ dòng
0.4; 0.8; 1 mL/min
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
Tốc độ dòng tối ưu là 1.0 mL/min.
0.4 mL/min 0.8 mL/min 1.0 mL/min
17
2.2. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA
TỐC ĐỘ DÒNG
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.3. KHẢO SÁT KHOẢNG NỒNG ĐỘ
TUYẾN TÍNH
Khoảng tuyến tính của 4 anion Cl-, NO2-, NO3-,

SO42- được tính từ LOQ đến nồng độ lớn nhất sao cho
phương trình tuyến tính theo hàm bậc nhất có

18
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.3. KHẢO SÁT KHOẢNG NỒNG ĐỘ
TUYẾN TÍNH
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
0
10
20
30
40
50
60
70
f(x) = 2.67x - 13.12
R² = 0.56
f(x) = 2.67x - 13.12
R² = 0.56
f(x) = 2.67x - 13.12
R² = 0.56
f(x) = 2.67x - 13.12
R² = 0.56
Chloride
Linear (Chloride)
Nitrite

Linear (Nitrite)
Nitrate
Linear (Nitrate)
Linear (Nitrate)
Sulfate
Linear (Sulfate)
Diện tích peak (uS/cm.sec)
Nồng độ (ppm)
Khoảng nồng độ tuyến tính 0.06 – 60 ppm
19
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.4. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN
20
Chuẩn có nồng độ
0.6; 0.8; 1; 2; 4 ppm
Pha động và tốc độ dòng
tối ưu đã khảo sát
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.4. XÂY DỰNG ĐƯỜNG CHUẨN
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
0
0.5
1
1.5

2
2.5
3
3.5
4
4.5
f(x) = 0.8x - 0.72
R² = 0.81
f(x) = 0.8x - 0.72
R² = 0.81
f(x) = 0.8x - 0.72
R² = 0.81
f(x) = 0.8x - 0.72
R² = 0.81
Chloride
Linear (Chloride)
Nitrite
Linear (Nitrite)
Nitrate
Linear (Nitrate)
Sulfate
Linear (Sulfate)
Diện tích peak (uS/cm.sec)
Nồng độ (ppm)
21
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.5. KHẢO SÁT LOD VÀ LOQ

-
Chạy nền mẫu sau đó phóng to sắc ký đồ để
xác định độ nhiễu nền.
-
Từ dung dịch chuẩn 4 anion Cl-, NO2-, NO3-,
SO42- 1000 ppm tôi tiến hành pha loãng
thành dãy dung dich chuẩn có nồng độ giảm
dần sao cho .

22


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.5. KHẢO SÁT LOD VÀ LOQ
Anion
Độ nhiễu
nền mẫu
trắng (N)
Chiều cao
peak tại
Cmin (S)
Cmin
(ppm)
Giới hạn
phát hiện
(LOD)
Giới hạn

định
lượng
(LOQ)
Cl- 0.0057 0.04
0.01
4.28 ppb 14.25 ppb
NO2- 0.0018 0.016
3.38 ppb 11.25 ppb
NO3- 0.0035 0.03 0.04
13.80 ppb 46.00 ppb
SO42- 0.0007 0.004 0.02
9.75 ppb 32.50 ppb
23
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
XÁC ĐỊNH Cl-, NO2-, NO3-, SO42-
BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẮC KÝ ION
SVTH: PHẠM THỊ NGỌC MINH – DHPT06
2.6. KHẢO SÁT HIỆU SUẤT THU HỒI
CỦA PHƯƠNG PHÁP
Trong đó: H: hiệu suất thu hồi của phương pháp phân tích mẫu (%).
Ctt: hàm lượng anion thực tế tính từ đường chuẩn (mg/L).
Clt: hàm lường anion chuẩn có trong bình định mức (mg/L).
Hút mẫu vào bình định
mức 25 mL sao cho nồng
độ các anion vẫn nằm
trong đường chuẩn

24
Chuẩn có nồng độ
0.8 và 2 ppm

Pha động và
tốc độ dòng tối ưu