Nghiên cứu khả năng hấp thụ Cr (VI), Mn (II), đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu Oxit Nano yFe2O3 và thăm dò xử lý môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM




NÔNG THỊ NGỌC HOA




NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ
Cr(VI), Ni(II), Mn(II), ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XÚC TÁC
CỦA VẬT LIỆU OXIT NANO γ-Fe
2
O
3
VÀ THĂM DÒ
XỬ LÝ MÔI TRƢỜNG

Chuyên ngành: HOÁ PHÂN TÍCH
Mã số: 60.44.01.18


LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC


Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG

THÁI NGUYÊN - 2013

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Đề tài: “Nghiên cứu khả năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II),
Mn(II), đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu oxit nano γ-Fe
2
O
3
và thăm
dò xử lý môi trường” là do bản thân tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả trong
đề tài là trung thực. Nếu sai sự thật tôi xin chịu trách nhiệm.
Thái nguyên, tháng 04 năm 2013
Tác giả luận văn

Nông Thị Ngọc Hoa



Xác nhận Xác nhận
của trƣởng khoa chuyên môn của ngƣời hƣớng khoa học



TS. ĐỖ TRÀ HƢƠNG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii
LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin chân thành cảm ơn Tiến sĩ Đỗ Trà Hƣơng, cô giáo
trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn này. Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo Khoa
Hóa học, các thầy cô Khoa sau Đại học, các thầy cô trong Ban Giám hiệu
trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, tạo điều kiện
thuận lợi và giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu, để hoàn thành luận
văn khoa học.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo và các cán bộ phòng thí
nghiệm Khoa Hóa học, trường Đại học Sư phạm - ĐH Thái Nguyên và các bạn
đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn.
Em xin cảm ơn Sở Giáo dục và Đào tạo Thái Nguyên, Ban Giám hiệu,
tập thể giáo viên Trường Trung học Phổ thông Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên đã
tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu luận văn này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, song do thời gian có hạn, khả năng nghiên
cứu của bản thân còn hạn chế, nên kết quả nghiên cứu có thể còn nhiều thiếu
xót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo, các
bạn đồng nghiệp và những người đang quan tâm đến vấn đề đã trình bày trong
luận văn, để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 4 năm 2013
Tác giả



NÔNG THỊ NGỌC HOA

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

i
MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Lời cảm ơn
Mục lục………………………………………………………………………….i
Danh mục các chữ viết tắt iv
Danh mục các bảng iv
Danh mục các hình vi
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN 2
1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II). 2
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng 2
1.1.2. Tác dụng sinh hóa của kim loại nặ ng đố i vớ i con ngườ i và môi trườ ng 3
1.1.2.1. Tác dụng sinh hoá củ a crom 3
1.1.2.2. Tác dụng sinh hoá củ a niken 3
1.1.2.3. Tác dụng sinh hoá củ a mangan 3
1.1.3. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thả i công nghiệp 4
1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước 4
1.2. Giới thiệu một số phương pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm kim
loại nặng 5
1.2.1. Phương pháp trao đổi ion 5
1.2.2. Phương pháp kết tủa 5
1.2.3. Phương pháp hấp phụ 5
1.3. Giớ i thiệ u về phương phá p hấ p phụ 6
1.3.1. Các khái niệm 6
1.3.1.1. Sự hấ p phụ 6

1.3.1.2. Giải hấp phụ 6
1.3.1.3. Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng 7
1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ 7
1.3.2. Các mô hình cơ bản của quá trình hấp phụ 7
1.3.2.1. Mô hình độ ng học hấp phụ 7
1.3.2.2. Các mô hình đng nhiệt hấp phụ 9
1.3.3. Hấp phụ trong môi trường nước 11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ii
1.3.3.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước 11
1.3.3.2. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước 12
1.4. Phương pháp phân tích xác định hàm lượng kim loại nặng 13
1.4.1. Phương pháp trắc quang 13
1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang 15
1.4.3. Định lượng Cr(VI), Ni(II), Mn(II) bằng phương pháp trắc quang 16
1.4.3.1. Định lượng Cr(VI) 16
1.4.3.2. Định lượng Ni(II) 16
1.4.3.3. Định lượng Mn(II) 16
1.5. Vật liệu hấp phụ oxit nano Fe
2
O
3
16
1.6. Một số phương pháp nghiên cứu sản phẩm 19
1.6.1. Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD) 19
1.6.2. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 20
1.6.3. Phương pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET) 21
Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM 22

2.1. Thiết bị và hóa chất 22
2.1.1. Thiết bị 22
2.1.2. Hoá chất 22
2.2. Chế tạo vật liệu hấp phụ oxit γ-Fe
2
O
3
(VLHP) 22
2.3. Khảo sát đặc điểm bề mặt của VLHP chế tạo được 23
2.4. Xác định điểm đng điện của VLHP

chế tạo được 23
2.5. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI), Ni(II), Mn(II), MB

theo
phương pháp trắc quang 23
2.5.1. Xây dựng đường chuẩn xác định Cr(VI) 24
2.5.2. Xây dựng đường chuẩn xác định Ni(II) 25
2.5.3. Xây dựng đường chuẩn xác định Mn(II) 26
2.5.4. Xây dựng đường chuẩn xác định MB 27
2.6. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI),
Ni(II), Mn(II)

của VLHP 28
2.6.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 28
2.6.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH 28
2.6.3. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP 29

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iii
2.6.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 29
2.6.5. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP 29
2.6.6. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-
Fe
2
O
3
30
2.7. Xử lý thử mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 30
Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32
3.1. Kết quả khảo sát đặc điểm bề mặt hấp phụ của VLHP 32
3.2. Điểm đng điện của VLHP 33
3.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ ion Cr(VI),
Ni(II), Mn(II) của VLHP theo phương pháp hấp phụ tĩnh 35
3.3.1. Kết quả khảo sát ảnh hưởng thời gian 35
3.3.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH 37
3.3.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của khối lượng VLHP 39
3.3.4. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI),
Ni(II), Mn(II) 41
3.4. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô hình
đng nhiệt hấp phụ Langmuir 43
3.5. Khảo sát dung lượng hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) theo mô
hình đng nhiệt hấp phụ Freundlich 46
3.6. Động học hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP 49
3.7. Đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu γ-Fe
2
O
3
53

3.8. Kết quả xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 55
KẾT LUẬN 56
CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO 59
PHỤ LỤC 63

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT
Kí hiệu viết tắt
Nội dung
1
BET
Đo diện tích bề mặt riêng
2
BTNMT
Bộ tài nguyên môi trường
3
MB
Methylene Blue - Metylen xanh
4
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
5
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
6

TEM
Hiển vi điện tử truyền qua
7
VLHP
Vật liệu hấp phụ
8
XRD
X-ray Diffraction - Nhiễu xạ tia X


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

v
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của một số ion kim loại trong nước
thải công nghiệp 4
Bảng 2.1: Số liệu xây dựng đường chuẩn Cr(VI) 24
Bảng 2.2: Số liệu xây dựng đường chuẩn Ni(II) 25
Bảng 2.3: Số liệu xây dựng đường chuẩn Mn(II) 26
Bảng 2.4: Số liệu xây dựng đường chuẩn MB 27
Bảng 3.1: Kết quả xác định điểm đng điện của của VLHP 34
Bảng 3.2: Sự phụ thuộc của dung lượng và hiệu suất hấp phụ vào
thời gian 35
Bảng 3.3: Ảnh hưởng của pH đến hiệu suất hấp phụ của VLHP 37
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến hiệu suất hấp phụ ion
Cr(VI), Ni(II), Mn(II) 40
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nồng độ đầu của ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II)
đến dung lượng và hiệu suất hấp phụ của VLHP 42
Bảng 3.6: Dung lượng hấp phụ cực đại và hằng số Langmuir 46

Bảng 3.7: Kết quả khảo sát sự phụ thuộc của lgq vào lgC
cb
trong quá
trình hấp phụ ion Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP 47
Bảng 3.8: Các hằng số của phương trình Freundlich đối với Cr(VI),
Ni(II), Mn(II) 49
Bảng 3.9: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Cr(VI) 50
Bảng 3.10: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Ni(II) 51
Bảng 3.11: Số liệu khảo sát động học hấp phụ của Mn(II) 52
Bảng 3.12: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 1 đối với Cr(VI),
Ni(II), Mn(II) 53
Bảng 3.13: Một số tham số theo động học hấp phụ bậc 2 đối với Cr(VI),
Ni(II), Mn(II) 53
Bảng 3.14: Hiệu suất phân hủy MB của 3 mẫu theo thời gian 54
Bảng 3.15: Kết quả tách loại Cr(VI), Ni(II), Mn(II) khỏi nước thải 55

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vi
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể α -Fe
2
O
3
(a) và

-Fe
2
O

3
(b) 17
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi điện tử truyền qua 21
Hình 2.1: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ Cr(VI) 25
Hình 2.2: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Ni(II) 26
Hình 2.3: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ ion Mn(II) 27
Hình 2.4: Đồ thị đường chuẩn xác định nồng độ MB 28
Hình 3.1: Giản đồ XRD của vật liệu hấp phụ chế tạo được 32
Hình 3.2: Ảnh TEM của vật liệu oxit γ-Fe
2
O
3
33
Hình 3.3: Đồ thị xác định điểm đẳng điện của VLHP 34
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình
hấp phụ Cr(VI) của VLHP 36
Hình 3.5: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến quá trình
hấp phụ Ni(II), Mn(II) của VLHP 35
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của pH đến quá trình hấp phụ
Cr(VI), Ni(II), Mn(II) của VLHP 38
Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khối lượng VLHP đến
quá trình hấp phụ Cr(VI), Ni(II) và Mn(II) của VLHP 40
Hình 3.8: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Cr(VI) 43
Hình 3.9: Sự phụ thuộc của C
cb
/q vào C
cb
của Cr(VI) 43
Hình 3.10: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Ni(II) 44
Hình 3.11: Sự phụ thuộc của C

cb
/q vào C
cb
của Ni(II) 44
Hình 3.12: Đường đẳng nhiệt Langmuir của VLHP đối với Mn(II) 45
Hình 3.13: Sự phụ thuộc của C
cb
/q vào C
cb
của Mn(II) 45
Hình 3.14: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqC
cb
của quá
trình hấp phụ ion Cr(VI) 47

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

vii
Hình 3.15: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqC
cb
của quá
trình hấp phụ ion Ni(II) 48
Hình 3.16: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lqC
cb
của quá
trình hấp phụ ion Mn(II) 48
Hình 3.17: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối
với Cr(VI) 50
Hình 3.18: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối
với Ni(II) 51

Hình 3.19: Đồ thị phương trình động học bậc 1 (a) và bậc 2 (b) đối
với Mn(II) 52
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn hiệu suất phân hủy MB theo thời gian
của ba mẫu nghiên cứu 54

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

1
MỞ ĐẦU
Ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp thiết đặt ra hàng đầu của các
quốc gia trên thế giới, nhất là môi trường nước. Nước sạch là một nhân tố
không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt của con người và sinh vật. Tuy nhiên,
hiện nay nguồn nước ở các khu công nghiệp, ở các thành phố lớn chứa hàm
lượng ion kim loại nặng, và các hợp chất hữu cơ độc hại tương đối lớn. Do vậy,
việc nghiên cứu và tìm biện pháp xử lý ô nhiễm môi trường nước là việc làm
cần thiết và cấp bách hiện nay.
Hiểu được tầm quan trọng của nguồn nước sạch và môi trường sống, nhà
nước ta đã có những khuyến khích việc nghiên cứu và tìm biện pháp xử lý
nguồn nước thải. Trên cơ sở lý thuyết, có rất nhiều phương pháp loại thải, thu
hồi ion kim loại nặng và hợp chất hữu cơ độc hại như: phương pháp trao đổi
ion, phương pháp kết tủa, phương pháp hấp phụ, thẩm thẩu ngược, lọc nano
Trong đó phương pháp hấp phụ với các vật liệu hấp phụ (VLHP) đã và đang
được chú ý nhiều. Ưu điểm của phương pháp này là: quy trình xử lý đơn giản,
chi phí thấp, hiệu quả cao, thân thiện với môi trường, đặc biệt không đưa thêm
vào môi trường các tác nhân độc hại khác.
Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả
năng hấp phụ Cr(VI), Ni(II), Mn(II, đánh giá khả năng xúc tác của vật liệu
oxit nano γ-Fe
2
O

3
và thăm dò xử lý môi trường”.
Trong đề tài này chúng tôi tập trung nghiên cứu các nội dung sau:
- Chế tạo VLHP oxit nano γ-Fe
2
O
3

- Khảo sát một số đặc điểm bề mặt của VLHP bằng phương pháp nhiễu
xạ Rơnghen (XRD), phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM), phương
pháp đo diện tích bề mặt riêng (BET).
- Khảo sát khả năng hấp phụ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp
phụ của VLHP chế tạo được theo phương pháp hấp phụ tĩnh.
- Sơ bộ khảo sát khả năng xúc tác oxy hóa phân hủy MB của vật liệu
γ-Fe
2
O
3
chế tạo được.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

2
- Sử dụng VLHP chế tạo được thử xử lý mẫu nước thải chứa Cr(VI),
Ni(II), Mn (II).
Chƣơng 1
TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về các ion kim loại nặng Cr(VI), Ni(II), Mn(II).
1.1.1. Tình trạng ô nhiễm kim loại nặng
Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của các khu công nghiệp, khu chế xuất,

sự khai thác tài nguyên khoáng sản chưa khoa học đã dẫn tới sự tăng nhanh hàm
lượng kim loại nặng trong các nguồn nước thải. Các nguồn chính thải ra các kim
loại nặng này là từ nhà máy cơ khí, nhà máy luyện kim, nhà máy hóa chất, khai
thác khoáng chất không có sự kiểm soát Tác động của kim loại nặng tới môi
trường là rất lớn, tuy nhiên hiện nay ở Việt Nam việc xử lý các nguồn nước thải
chứa kim loại nặng từ các nhà máy, các mỏ khai thác khoáng sản vẫn chưa có sự
quan tâm đúng mức. Bởi các nhà máy ở Việt Nam thường có quy mô sản xuất
vừa và nhỏ, do vậy khả năng đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải còn hạn
chế. Hầu hết các nhà máy chưa có hệ thống xử lý hoặc hệ thống xử lý quá sơ sài,
do vậy nồng độ kim loại nặng của các nhà máy thải ra môi trường thường là các
hệ thống sông, hồ đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Ô nhiễm kim loại nặng là một trong những vấn đề cấp thiết. Kim loại
nặng không bị phân hủy sinh học, không độc khi ở dạng nguyên tố tự do nhưng
nguy hiểm đối với sinh vật sống khi ở dạng cation do khả năng gắn kết với các
chuỗi cacbon ngắn dẫn đến sự tích tụ trong cơ thể sinh vật sau nhiều năm. Ở
hàm lượng nhỏ một số kim loại nặng là nguyên tố vi lượng cần thiết cho cơ thể
người và sinh vật phát triển bình thường, nhưng khi có hàm lượng lớn chúng lại
có độc tính cao và là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường.
Các kim loại nặng đi vào cơ thể qua con đường hô hấp, tiêu hóa và qua da.
Khi đó , chúng sẽ tác động đến các quá trình sinh hóa và trong nhiều trường hợp dẫn
đến những hậu quả nghiêm trọng. Về mặ t sinh hó a, các kim loại nặng có ái lực lớn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

3
vớ i cá c nhó m –SH, –SCH
3
của các nhóm enzym trong cơ thể. Vì thế, các enzym bị
mấ t hoạ t tí nh, cản trở quá trình tổng hợp protein của cơ thể. [4, 14]
1.1.2. Tác dụng sinh ha của kim loại nặ ng đố i vớ i con ngườ i và môi trườ ng

1.1.2.1. Tác dụng sinh hoá củ a crom
Nướ c thả i từ công nghiệ p mạ điệ n , công nghiệ p khai thá c mỏ , nung đố t
các nhiên liệu hoá thạch, là nguồn gốc gây ô nhiễm crom. Crom có thể có mặ t
trong nướ c mặ t và nướ c ngầ m. Crom trong nướ c thả i thườ ng gặ p ở dạ ng Cr(III)
và Cr(VI). Cr(III) ít độc hơn nhiều so với Cr(VI). Với hàm lượng nhỏ Cr(III)
rất cần cho cơ thể, trong khi Cr(VI) lại rất độc và nguy hiểm.
Crom xâm nhậ p và o cơ thể theo ba con đườ ng : hô hấ p, tiêu hoá và da .
Qua nghiên cứ u thấ y rằ ng , crom có vai trò quan tr ọng trong việc chuyể n ho á
glucozơ. Tuy nhiên với hà m lượ ng cao crom có thể làm kết tủa protein, các axit
nucleic và ứ c chế hệ thố ng enzym cơ bả n. Crom chủ yế u gây cá c bệ nh ngoà i da
như loé t da, viêm da tiế p xú c, lot thủng màng ngăn mi, viêm gan, viêm thận,
ung thư phổ i, [1], [20]
1.1.2.2. Tác dụng sinh hoá củ a niken
Niken được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp luyện kim, mạ điện,
sản xuất thuỷ tinh, gốm, sứ…
Niken xâm nhập vào cơ thể người chủ yế u qua đườ ng hô hấ p . Khi bị
nhiễ m độ c niken , các enzym mất hoạt tính , cản trở quá trình tổng hợp protein
của cơ thể , gây cá c triệ u chứ ng khó chịu, buồ n nôn, đau đầ u; nế u tiế p xú c nhiề u
sẽ ảnh hưởng đến phổi , hệ thầ n kinh trung ương , gan, thậ n và có thể sẽ gây ra
các chứ ng bệ nh kinh niên… Ngoài ra , niken có thể gây các bệnh về da, nế u da
tiế p xú c lâu dà i vớ i niken sẽ gây hiệ n tượ ng viêm da , xuấ t hiệ n dị ứ ng ở mộ t số
ngườ i. [1], [20]
1.1.2.3. Tác dụng sinh hoá củ a mangan
Mangan là kim loại màu trắng bạc, cứng khó nóng chảy. Trong tự
nhiên mangan là nguyên tố tương đối phổ biến, đứng hàng thứ 3 trong các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

4
kim loại chuyển tiếp. Gần 95% mangan được dùng để chế tạo thép trong

ngành luyện kim.
Mangan là nguyên tố vi lượng trong cơ thể sống, ion mangan là chất hoạt
hoá một số Enzym xúc tiến một số quá trình tạo chất diệp lục, tạo mầu và sản
xuất khoáng thể nâng cao sức đề kháng của cơ thể. Tuy nhiên trong quá trình
sinh hoạt sử dụng nguồn nước nhiễm mangan hoặc tiếp xúc với nhiều bụi
mangan sẽ làm suy nhược đến hệ thần kinh và tuyến giáp trạng [20]. Những
người dễ nhiễm độc mangan là trẻ em, người già và phụ nữ có thai và những
người hay măc bệnh về gan, mật.
1.1.3. Quy chuẩ n Việ t Nam về nướ c thả i công nghiệp
QCVN 24:2009/ BTNMT quy định nồ ng độ củ a ion kim loại trong nướ c
thải công nghiệp như sau:
Bảng 1.1: Giá trị giới hạn nồng độ của một số ion kim loại
trong nƣớc thải công nghiệp
STT
Nguyên tố
Đơn vị
Giá trị giới hạn
A
B
1
Crom (VI)
mg/l
0,05
0,10
2
Niken (II)
mg/l
0,20
0,50
3

Mangan (II)
mg/l
0,50
1,00
Trong đó:
- Cột A quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục
đích cấp nước sinh hoạt.
- Cột B quy định giá trị của các thông số ô nhiễm trong nước thải công
nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục
đích cấp nước sinh hoạt. [16], [19]
1.1.4. Các nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

5
Thực tế có rất nhiều nguồn gây ô nhiễm môi trường nước. Nước bị ô
nhiễm kim loại nặng chủ yếu là do việc khai thác mỏ. Do nhu cầu sử dụng của
con người ngày càng tăng làm cho việc khai thác kim loại cng tăng lên. Tuy
nhiên, việc xử lý nguồn nước thải từ việc khai thác mỏ chưa được quan tâm
đúng mức càng làm cho kim loại nặng phát tán vào môi trường. [4]
Ngoài ra, việc gây ô nhiễm môi trường bởi các ion kim loại nặng còn ở
việc sản xuất quặng và sử dụng thành phẩm. Quá trình sản xuất này cng làm
tăng cường sự có mặt của chúng trong môi trường.
Bên cạnh đó việc tái sử dụng lại các phế thải chứa ion kim loại nặng
chưa được chú ý và quan tâm đúng mức.
1.2. Giới thiệu một số phƣơng pháp xử lý nguồn nƣớc bị ô nhiễm kim loại nặng
1.2.1. Phương pháp trao đổi ion
Trao đổi ion là một trong những phương pháp thường được dùng để tách
kim loại nặng từ nước thải. Nhựa trao đổi ion có thể tổng hợp từ hợp chất vô cơ

hay hợp chất hữu cơ có gắn các nhóm như : (-SO
3
H), ( -COO
-
), amin. Các
cation và anion được hấp phụ trên bề mặt nhựa trao đổi ion. Khi nhựa trao đổi
ion đã bão hòa, người ta khôi phục lại cationit và anionit bằng dung dịch axit
loãng hoặc dung dịch bazơ loãng. Về mặt kĩ thuật thì hầu hết kim loại nặng đều
có thể tách ra bằng phương pháp trao đổi ion, nhưng phương pháp này thường
tốn kém.
1.2.2. Phương pháp kết tủa
Phương pháp này thường dùng để thu hồi kim loại từ dung dịch dưới
dạng hiđroxit kim loại rất ít tan. Ngoài ra còn có thể sử dụng các chất tạo kết
tủa như xút, vôi, cacbonat, sunfua Tuy nhiên phương pháp này chỉ là quá
trình xử lý sơ bộ, đòi hỏi những quá trình xử lý tiếp theo.
1.2.3. Phương pháp hấp phụ
So với các phương pháp xử lý nước thải khác, phương pháp hấp phụ có
các đặc tính ưu việt hơn hn. Vật liệu hấp phụ được chế tạo từ các nguồn
nguyên liệu tự nhiên và các phế thải nông nghiệp sẵn có, dễ kiếm, quy trình xử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

6
lý đơn giản, công nghệ xử lý không đòi hỏi thiết bị phức tạp, chi phí thấp, đặc
biệt, các vật liệu hấp phụ này có độ bền khá cao, có thể tái sử dụng nhiều lần
nên giá thành thấp, hiệu quả cao. [5-8, 11, 15, 18, 21]
1.3. Giớ i thiệ u về phƣơng phá p hấ p phụ
1.3.1. Các khái niệm
1.3.1.1. Sự hấ p phụ
Hấ p phụ là sự tí ch lũ y chấ t trên bề mặ t phân cá ch cá c pha (khí - rắ n,

lỏng-rắ n, khí-lỏng, lỏng-lỏng). Chấ t hấ p phụ là chấ t mà phầ n tử ở lớ p bề mặ t có
khả năng hút các phần tử của pha khác nằm tiếp xúc với nó . Chấ t bị hấ p phụ là
chấ t bị hú t ra khỏ i pha thể tí ch đế n tậ p trung trên bề mặ t chấ t hấ p phụ .
Tu theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấ p phụ ,
ngườ i ta phân biệ t hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c. Hấ p phụ vậ t lý gây ra bở i
lự c Vander Waals giữ a phầ n tử chấ t bị hấ p phụ và bề mặ t chấ t hấ p phụ , liên kế t
này yếu, dễ bị phá vỡ . Hấ p phụ hoá họ c gây ra bở i lự c liên kế t hoá họ c giữ a bề
mặ t chấ t hấ p phụ và phầ n tử chấ t bị hấ p phụ, liên kế t nà y bề n, khó bị phá vỡ.
Trong thự c tế , sự phân biệ t giữ a hấ p phụ vậ t lý và hấ p phụ hoá họ c chỉ là
tương đố i vì ranh giớ i gi ữa chúng không r rệt . Mộ t số trườ ng hợ p tồ n tạ i cả
quá trình hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học . Ở vùng nhiệt độ thấp xảy ra quá
trình hấp phụ vật lý , khi tăng nhiệ t độ khả năng hấ p phụ vậ t lý giả m và khả
năng hấ p phụ hoá họ c tăng lên. [2, 10, 13]
1.3.1.2. Giải hấp phụ
Giải hấp phụ là quá trình chất bị hấp phụ ra khỏi lớp bề mặt chất hấp
phụ. Giải hấp phụ dựa trên nguyên tắc sử dụng các yếu tố bất lợi đối v ới quá
trình hấp phụ.
Đối với hấp phụ vật lý để làm giảm khả năng hấp phụ có thể tác động
thông qua các yếu tố sau:
- Giảm nồng độ chất bị hấp phụ ở dung dịch để thay đổi thế cân bằng
hấp phụ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

7
- Tăng nhiệt độ.
- Thay đổi bản chất tương tác của hệ thống thông qua thay đổi pH của
môi trường.
- Sử dụng tác nhân hấp phụ mạnh hơn để đẩy các chất đã hấp phụ trên bề
mặt chất rắn.

- Sử dụng tác nhân là vi sinh vật.
Dựa trên nguyên tắc giải hấp phụ nêu trên, một số phương phá p tá i sinh
vậ t liệ u hấ p phụ đã đư ợc sử dụng: phương phá p nhiệ t , phương phá p hoá lý ,
phương phá p vi sinh. [2]
1.3.1.3. Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng
Dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng là khố i lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên mộ t
đơn vị khố i lượ ng chấ t hấ p phụ ở trạ ng thá i cân bằ ng ở điề u kiệ n xá c định về
nồ ng độ và nhiệ t độ . [12]
Dung lượng hấp phụ được tính theo công thức:
m
).VC(C
q
cbo


(1.1)
Trong đó :


q: dung lượ ng hấ p phụ cân bằ ng (mg/g).

V: thể tí ch dung dị ch chấ t bị hấ p phụ (l).
m: Khố i lượ ng chấ t hấ p phụ (g).
C
o
: nồ ng độ dung dịch ban đầ u (mg/l).
C
cb
: nồ ng độ dung dịch khi đạ t cân bằ ng hấ p phụ (mg/l)
1.3.1.4. Hiệu suất hấp phụ

Hiệu suất hấp phụ là tỷ số giữa nồng độ dung dịch bị hấp phụ và nồng độ
dung dịch ban đầu.
100.
C
)C(C
H
o
cbo


% (1.2)
1.3.2. Các mô hnh cơ bản của quá trnh hấp phụ
1.3.2.1. Mô hình độ ng họ c hấ p phụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

8
Đối với hệ hấp phụ lỏng- rắ n, quá trình động học hấp phụ xảy ra theo các
giai đoạ n chí nh sau:
- Khuế ch tá n củ a cá c chấ t bị hấ p phụ từ pha lỏ ng tớ i bề mặ t chấ t hấ p phụ.
- Khuế ch tá n bên trong hạ t hấ p phụ .
- Giai đoạ n hấ p phụ thực sự : các phần tử bị hấp phụ chiếm chỗ các trung
tâm hấ p phụ .
Trong tấ t cả cá c giai đoạ n đó , giai đoạ n nà o có tố c độ chậ m nhấ t sẽ quyế t
định toà n bộ quá trình độ ng họ c hấ p phụ. Vớ i hệ hấ p phụ trong môi trườ ng nướ c,
quá trình khuếch tán thường chậm và đóng vai trò quyết định [1].
Tố c độ hấ p phụ v là biế n thiên nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ theo thờ i gian:
dt
dx
v 

(1.3)
Tố c độ hấ p phụ phụ thuộ c bậ c nhấ t và o sự biế n thiên nồ ng độ theo
thờ i gian:
0 cb max
dx
v (C C ) k(q q)
dt

    
(1.4)
Trong đó:
x: nồng độ chất bị hấp phụ (mg/l)
t: thời gian (giây)
: hệ số chuyể n khố i
C
o
: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tạ i thờ i điể m ban đầ u (mg/l).
C
cb
: nồ ng độ chấ t bị hấ p phụ trong pha mang tạ i thờ i điể m t (mg/l)
k: hằ ng số tốc độ hấp phụ.
q: dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m t (mg/g).
q
max
: dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g).
Các tham số động học hấp phụ rất quan trọng trong nghiên cứu ứng dụng
chất hấp phụ. Tuy nhiên, các tham số động học thực rất khó xác định vì quá
trình hấp phụ khá phức tạp, bị ảnh hưởng nhiều yếu tố như khuếch tán, bản chất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

9
cấu trúc xốp, thành phần hóa học của chất hấp phụ… Do đó hiện nay người ta
thường ứng dụng phương trình động học hình thức để xác định các hằng số tốc
độ biểu kiến.
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc nhất Lagergren
)q(qk
dt
dq
te1
t

(1.5)
Dạng tích phân của phương trình trên là:
t
2,303
k
lgq)qlg(q
1
ete

(1.6)
Phương trình động học hấp phụ biểu kiến bậc hai có dạng:
2
te2
t
)q(qk
dt
dq


(1.7)
Dạng tích phân của phương trình này là:
t
e
2
e2
t
q
1
.qk
1
q
t

(1.8)
Trong đó:
- q
e
, q
t
là dung lượng hấp phụ tại thời gian đạt cân bằng và tại thời gian t
(mg/g)
- k
1
, k
2
là hằng số tốc độ hấp phụ bậc nhất (thời gian
-1
) và bậc hai (g.mg
-1

.
thời gian
-1
) biểu kiến.
1.3.2.2. Các mô hình đẳng nhiệt hấp phụ
Có thể mô tả quá trình hấ p phụ dự a và o đườ ng đẳ ng nhiệ t hấ p phụ .
Đường đng nhiệt hấp phụ biểu diễn sự phụ thuộc của dung lượng hấp phụ tại
mộ t thờ i điể m và o n ồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trong dung dịch tại
thờ i điể m đó ở mộ t nhiệ t độ xá c định. Đường đng nhiệt hấp phụ được thiết lập
bằ ng cá ch cho mộ t lượ ng xá c đị nh chấ t hấ p phụ và o mộ t lượ ng cho trướ c dung
dịch có nồng độ đã biết của chất bị hấp phụ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

10
Vớ i chấ t hấ p phụ là chấ t rắ n, chấ t bị hấ p phụ là chấ t lỏ ng thì đườ ng đẳ ng
nhiệ t hấ p phụ đượ c mô tả qua cá c phương trì nh đẳ ng nhiệ t : phương trình đẳ ng
nhiệ t hấ p phụ Henry , phương trình đng nhiệt hấp phụ Freundlich và phương
trình đng nhiệt hấp phụ Langmuir…[2], [10], [13].
Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry
Phương trình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Henry : là phương trình đng nhiệt đơn
giản mô tả sự tương quan tuyến tí nh giữ a lượ ng chấ t bị hấ p phụ trên bề mặ t pha
rắ n và nồ ng độ (áp suất) của chất bị hấp phụ ở trạng thái cân bằng:
a = K. P (1.9)
Trong đó :
K: hằ ng số hấ p phụ Henry
a: lượ ng chấ t bị hấ p phụ (mol/g)
P: áp suất (mmHg)
Từ số liệ u thự c nghiệ m cho thấ y vù ng tuyế n tí nh nà y nhỏ . Trong vù ng
đó , sự tương tá c giữ a cá c phân tử chấ t bị hấ p phụ trên bề mặ t chấ t rắ n là không

đá ng kể . [16]
Mô hình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich
Phương trình đẳ ng nhiệ t hấ p phụ Freundlich là phương trì nh thự c nghiệ m
mô tả sự hấ p phụ xả y ra trong phạ m vi mộ t lớ p [13].
Phương trình nà y đượ c biể u diễ n bằ ng mộ t hà m số m:
n
cb
Ckq
1
.
(1.10)
Hoặc dạng phương trình đường thng:
cb
C
n
kq lg
1
lglg 
(1.11)
Trong đó :
k: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ , diệ n tí ch bề mặ t và cá c yế u tố khá c

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

11
n: hằ ng số phụ thuộ c và o nhiệ t độ và luôn lớ n hơn 1
Phương trình Freundlich phả n á nh khá sá t số liệ u thự c nghiệ m cho vù ng
ban đầ u và vù ng giữ a củ a đườ ng hấ p phụ đẳ ng nhiệ t tứ c là ở vù ng nồ ng độ thấ p
của chất bị hấp phụ [2].
Mô hình hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir:

Phương trình hấ p phụ đẳ ng nhiệ t Langmuir có dạng:
cb
cb
max
b.C1
b.C
qq


(1.12)
Trong đó :
q: dung lượ ng hấ p phụ tạ i thờ i điể m cân bằ ng (mg/g)
q
max
: dung lượ ng hấ p phụ cự c đạ i (mg/g)
b: hằ ng số Langmuir
Khi tích số b.C
cb
<< 1 thì q = q
max
.b.C
cb
: mô tả vù ng hấ p phụ tuyế n tí nh.
Khi tích số b.C
cb
>> 1 thì q = q
max
: mô tả vù ng hấ p phụ bã o hoà .
Phương trình Langmuir có thể biểu diễn dưới dạng phương trình
đường thng:

bq
C
qq
C
cb
cb
.
11
maxmax

(1.13)
Phương trình Langmuir được đặc trưng bằng tham số R
L
R
L
= 1/(1+b.C
0
) (1.14)
0< R
L
<1 thì sự hấp phụ là thuận lợi, R
L
>1 thì sự hấp phụ là không thuận
lợi và R
L
=1 thì sự hấp phụ là tuyến tính.

1.3.3. Hấp phụ trong môi trường nước
1.3.3.1. Đặc tính của ion kim loại trong môi trường nước
Để tồn tại được ở trạng thái bền, các ion kim loại trong môi trường

nước bị hiđrat hoá tạo ra lớp vỏ là các phân tử nước, tạo ra các phức chất
hiđroxo, tạo ra các cặp ion hay phức chất khác. Dạng phức hiđroxo được tạo
ra nhờ phản ứng thuỷ phân. Sự thuỷ phân của ion kim loại trong dung dịch có

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

12
thể chịu ảnh hưởng rất lớn bởi pH của dung dịch. Khi pH của dung dịch thay
đổi dẫn đến thay đổi phân bố các dạng thuỷ phân, làm cho thay đổi bản chất,
điện tích, kích thước ion kim loại có thể tạo phức, sự hấp phụ và tích tụ trên
bề mặt chất hấp phụ, điều này ảnh hưởng đến cả dung lượng và cơ chế hấp
phụ [2].
1.3.3.2. Đặc điểm chung của hấp phụ trong môi trường nước
Hấp phụ trong môi trường nước thường diễn ra khá phức tạp, vì trong hệ
có ít nhất ba thành phần gây tương tác là: nước - chất hấp phụ - chất bị hấp phụ.
Do sự có mặt của nước nên trong hệ sẽ xảy ra quá trình hấp phụ cạnh tranh và
có chọn lọc giữa chất bị hấp phụ và nước tạo ra các cặp hấp phụ là: chất bị hấp
phụ - chất hấp phụ; nước - chất hấp phụ, cặp nào có tương tác mạnh hơn thì hấp
phụ xảy ra với cặp đó. Tính chọn lọc của các cặp hấp phụ phụ thuộc vào các
yếu tố: độ tan của chất bị hấp phụ trong nước, tính ưa nước hoặc kị nước của
chất hấp phụ, mức độ kị nước của chất bị hấp phụ trong nước. Vì vậy, khả năng
hấp phụ của chất hấp phụ đối với chất bị hấp phụ trước tiên phụ thuộc vào tính
tương đồng về độ phân cực giữa chúng: chất bị hấp phụ không phân cực được
hấp phụ tốt trên chất hấp phụ không phân cực và ngược lại. Đối với các chất có
độ phân cực cao, ví dụ các ion kim loại hay một số dạng phức oxy anion như
SO
2
4
, PO
3

4
, CrO
2
4
… thì quá trình hấp phụ xảy ra do tương tác tĩnh điện thông
qua lớp điện kép. Các ion hoặc các phân tử có độ phân cực cao trong nước bị
bao bọc bởi một lớp vỏ là các phân tử nước, do đó bán kính (độ lớn) của các
ion, các phân tử chất bị hấp phụ có ảnh hưởng nhiều đến khả năng hấp phụ của
hệ do tương tác tĩnh điện. Với các ion cùng hóa trị, ion nào có bán kính lớn hơn
sẽ được hấp phụ tốt hơn do độ phân cực cao hơn và lớp vỏ hydrat nhỏ hơn.
Hấp phụ trong môi trường nước còn bị ảnh hưởng nhiều bởi pH của dung
dịch. Sự biến đổi pH dẫn đến sự biến đổi bản chất của chất bị hấp phụ và chất
hấp phụ. Các chất bị hấp phụ và các chất hấp phụ có tính axit yếu, bazơ yếu
hoặc lưỡng tính sẽ bị phân li, tích điện âm, dương hoặc trung hoà tùy thuộc giá

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

13
trị pH. Tại giá trị pH bằng điểm đng điện thì điện tích bề mặt chất hấp phụ
bằng không, trên giá trị đó bề mặt chất hấp phụ tích điện âm và dưới giá trị đó
bề mặt hấp phụ tích điện dương. Đối với các chất trao đổi ion diễn biến của hệ
cng phức tạp do sự phân li của các nhóm chức và các cấu tử trao đổi cng phụ
thuộc vào pH của môi trường, đồng thời trong hệ cng xảy ra cả quá trình hấp
phụ và tạo phức chất [2].
Ngoài ra, độ xốp, sự phân bố lỗ xốp, diện tích bề mặt, kích thước mao
quản,… cng ảnh hưởng tới sự hấp phụ. [2], [3]
1.4. Phƣơng pháp phân tích xác định hàm lƣợng kim loại nặng
Có nhiều phương pháp khác nhau được dùng để định lượng các kim loại.
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp trắc quang để định lượng
crom, niken và mangan.

1.4.1. Phương pháp trắc quang
Nguyên tắc: Phương pháp trắc quang là phương pháp phân tích được sử
dụng phổ biến nhất trong các phương pháp phân tích hóa lý. Nguyên tắc chung
của phương pháp phân tích trắc quang là muốn xác định một cấu tử X nào đó, ta
chuyển nó thành hợp chất có khả năng hấp thụ ánh sáng rồi đo sự hấp thụ ánh
sáng của hợp chất màu và suy ra hàm lượng chất cần xác định X. [9, 17]
Cơ sở của phương pháp là đ ịnh luật hấp thụ ánh sáng Bouguer -
Lambert-Beer. Biểu thức của định luật:
0
I
A lg Cl
I



(1.15)


Trong đó:
- I
o
, I lần lượt là cường độ của ánh sáng đi vào và ra khỏi dung dịch.
- l là bề dày của dung dịch ánh sáng đi qua.
- C là nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.
- ε là hệ số hấp thụ quang phân tử, nó phụ thuộc vào bản chất của chất
hấp thụ ánh sáng và bước sóng của ánh sáng tới (ε = f
(
λ
)
).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

14
Như vậy, độ hấp thụ quang A là một hàm của các đại lượng: bước
sóng,
bề dày dung dịch và nồng độ chất hấp thụ ánh sáng.

A = f
(
λ, l, C
)
(1.16)
Do đó, nếu đo A tại một bước sóng λ nhất định với cuvet có bề dày l xác
định thì đường biểu diễn A = f(C) phải có dạng y = a.x là một đường thng.
Tuy nhiên, do những yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch
(bước sóng của ánh sáng tới, sự pha loãng dung dịch, nồng độ H
+
, sự có mặt
của các ion lạ) nên đồ thị trên không có dạng đường thng với mọi
giá trị của
nồng độ. Và biểu thức (1.16) có dạng:
A
λ
= k.ε.l.
b
x
C
(1.17)
Trong đó:

- C
x
: nồng độ chất hấp thụ ánh sáng trong dung dịch.
- K: hằng số thực nghiệm.
- b: hằng số bản chất có giá trị 0 < b ≤ 1. Nó là một hệ số gắn liền với
nồng độ C
x
.
Giá trị b = 1 khi nồng độ C
x
nhỏ, khi C
x
tăng thì b nhỏ xa dần giá trị 1.
Đối với một chất phân tích trong một dung môi xác định và trong một
c
uvet có bề dày xác định thì ε = const và l = const. Đặt K = k.ε.l ta có:

.
b
x
A K C



(1.18)

Với mọi chất có phổ hấp thụ phân tử vùng UV-Vis, thì luôn có một giá
trị nồng độ giới hạn C
o
xác định, sao cho:

- Với mọi giá trị C
x

< C
o
: thì b = 1, và quan hệ giữa độ hấp thụ quang A
và nồng độ C
x

là tuyến tính.
- Với mọi giá trị C
x

> C
o
: thì b < 1 (b tiến dần về 0 khi C
x
tăng) và quan
hệ giữa độ hấp thụ quang A và nồng độ C
x

là không tuyến tính.
Phương trình (1.18) là cơ sở để định lượng các chất theo php đo phổ
hấp thụ quang phân tử UV-Vis (phương pháp trắc quang). Trong phân tích

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
người ta chỉ sử dụng vùng nồng độ tuyến tính giữa A và C, vùng tuyến tính này
rộng hay hẹp phụ thuộc vào bản chất hấp thụ quang của mỗi chất và các điều

kiện thực nghiệm, với các chất có phổ hấp thụ UV-Vis càng nhạy, tức giá trị 
của chất đó càng lớn thì giá trị nồng độ giới hạn C
o
càng nhỏ và vùng nồng độ
tuyến tính giữa A và C càng hẹp. [9]
1.4.2. Các phương pháp phân tích định lượng bằng trắc quang
Có nhiều phương pháp khác nhau để định lượng một chất bằng phương
pháp trắc quang. Từ các phương pháp đơn giản không cần máy móc như:
phương pháp dãy chuẩn nhìn màu, phương pháp chuẩn độ so sánh màu,
phương pháp cân bằng màu bằng mắt… Các phương pháp này đơn giản, không
cần máy móc đo phổ nhưng chỉ xác định được nồng độ gần đúng của chất cần
định lượng, nó thích hợp cho việc kiểm tra ngưỡng cho phép của các chất nào
đó xem có đạt hay không. Các phương pháp phải sử dụng máy quang phổ như:
phương pháp đường chuẩn, phương pháp dãy tiêu chuẩn, phương pháp chuẩn
độ trắc quang, phương pháp cân bằng, phương pháp thêm, phương pháp vi
sai,… Tùy theo từng điều kiện và đối tượng phân tích cụ thể mà ta chọn
phương pháp thích hợp. Trong đề tài này chúng tôi sử dụng phương pháp
đường chuẩn để định lượng các cation kim loại.
Phương pháp đường chuẩn: Từ phương trình cơ sở
b
x
A K.(C )
về
nguyên tắc, để xây dựng một đường chuẩn phục vụ cho việc định lượng một
chất trước hết phải pha chế một dãy dung dịch chuẩn có nồng độ chất hấp thụ
ánh sáng nằm trong vùng nồng độ tuyến tính (b = 1). Tiến hành đo
độ hấp thụ
quang A của dãy dung dịch chuẩn đó. Từ các giá trị độ hấp thụ quang A đo
được dựng đồ thị A = f(C), đồ thị A = f(C) gọi là đường chuẩn.
Sau khi có đường chuẩn, pha chế các dung dịch cần xác định trong điều

kiện giống như khi xây dựng đường chuẩn. Đo độ hấp thụ quang A của chúng