Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ph và một số ion kim loại đến khả năng phát hiện arsenic của cảm biến sợi nano vàng

NGUYỄN THỊ MỸ THO




NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ pH VÀ MỘT SỐ ION KIM LOẠI ĐẾN
KHẢ NĂNG PHÁT HIỆN ARSENIC CỦA CẢM BIẾN SỢI NANO VÀNG


Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)


LUẬN VĂN THẠC SĨ




NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TỐNG DUY HIỂN




Thành phố Hồ Chí Minh - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO










1


NGUYỄN THỊ MỸ THO




NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ pH VÀ MỘT SỐ ION KIM LOẠI ĐẾN
KHẢ NĂNG PHÁT HIỆN ARSENIC CỦA CẢM BIẾN SỢI NANO VÀNG


Chuyên ngành: Vật liệu và Linh kiện Nanô
(Chuyên ngành đào tạo thí điểm)


LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TỐNG DUY HIỂN







Thành phố Hồ Chí Minh - 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
PTN CÔNG NGHỆ NANO




2
MỤC LỤC
Lời cam đoan iv
Lời cảm ơn. v
Danh mục các chữ viết tắt. vi
Danh mục các bàng biểu. vi
Danh mục các đồ thị. vii

Danh mục các hình ảnh. viii
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1
1.1 Khái quát về nguyên tố Asen. 1
1.1.1 Tính chất vật lý của Asen. 1
1.1.2 Tính chất hóa học của Asen. 2
1.1.3 Dạng tồn tại của Asen trong nước 3
1.1.4 Vấn đề ô nhiễm Asen trên toàn thế giới. 4
1.1.5 Tình hình ô nhiễm Asen ở Việt Nam. 6
1.2 Ảnh hưởng của Asen đến sức khỏe của con người. 8
1.2.1 Độc tính của asen. 8
1.2.2 Phương pháp loại bỏ As khỏi nguồn nước . 9
1.2.3 Tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng của Asen. 10
CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH ASEN. 11
2.1 Phân tích định tính. 11
2.1.1 Tìm As (III). 11
2.1.2 Phát hiện As(V). 11
2.1.3 Các phản ứng để phát hiện As(III) và As(V) 12
2.2 Phân tích định lượng. 12
2.2.1 Phương pháp xác định nhanh tại hiện trường. 12
2.2.2 Phương pháp Marsh. 12
2.2.3 Phổ hấp thu nguyên tử. 13
2.2.4 Khối phổ và ICP-MS 13
2.2.5 Phương pháp phổ phát xạ. 13
2.2.6 Phương pháp trắc quang. 14
2.2.7 Các phương pháp khác. 14
2.3 Phương pháp cực phổ. 14
2.3.1 Phương pháp cực phổ xung thường. 14
2.3.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân. 15
2.3.3 Phương pháp cực phổ sóng vuông. 15
2.3.4 Ứng dụng của phương pháp cực phổ. 15

CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ SỢI NANO VÀNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN
TÍCH As(III). 16
3.1 Những ưu việt của công nghệ cảm biến nano
và cảm biến sợi nano. 16
3.1.1 Những ưu việt của công nghệ cảm biến nano 16
3.1.2 Cảm biến sợi nano. 19
3.1.3 Ứng dụng của công nghệ nano cho môi trường 20
3.2 Cảm biến sợi nano vàng. 21
3.2.1 Giới thiệu quy trình chế tạo cảm biến sợi nano vàng. 21
3.2.2 Các yêu cầu của cảm biến sợi nano vàng dùng trong phát hiện As 24
3.3 Cơ sở của phương pháp Von-ampe hòa tan trong việc khảo sát As. 25



3
3.3.1 Cơ sở lý thuyết của phương pháp Von – ampe 25
3.3.2 Các điện cực được sử dụng. 25
3.3.3 Quá trình điện phân tích góp. 26
3.3.4 Quá trình hòa tan và ghi dòng hòa tan. 27
3.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới phương pháp. 27
CHƯƠNG 4 : PHÂN TÍCH VÀ ĐỊNH LƯỢNG As(III) VÀ XÂY DỰNG
ĐƯỜNG CHUẨN VỀ NỒNG ĐỘ As(III) SỬ DỤNG SỢI NANO VÀNG 28
4.1 Phân tích asen Ở việtt nam hiện nay và mục tiêu đề tài. 28
4.1.1 Phân tích asen Ở việt nam hiện nay. 28
4.1.2 Mục tiêu của luận văn 28
4.2 Quy trình thực nghiệm xác định As(III). 28
4.2.1 Điện cực sợi nano vàng. 28
4.2.2 Hóa chất và thiết bị 29
4.3 Khảo sát thế tích góp As(III) 32
4.4 Xây dựng đường chuẩn về nồng độ As(III) 38

4.5 Kết quả và thảo luận. 39
CHƯƠNG 5 : KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA pH VÀ MỘT SỐ ION
(Cu
2+
,Pb
2+
,Zn
2+
,Fe
2+
,As(V)…)TRONG QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH As(III)
5.1 Khảo sát vùng pH làm việc. 40
5.2 Kết luận về ảnh hưởng của độ pH đến kết quả phân tích As(III). 41
5.3 Khảo sát ảnh hương một số ion (Cu
2+
,Pb
2+
,Zn
2+
,Fe
2+
,As(v)…)
trong quá trình khảo sát As(III). 42
5.3.1 Ảnh hưởng của ion Cu
2+
42
5.3.2 Ảnh hưởng của ion Fe
2+
43
5.3.3 Ảnh hưởng của ion Pb

2+
44
5.3.4 Ảnh hưởng của ion Zn
2+
45
5.3.5 Ảnh hưởng của các ion NO
3
-
và SO
4
2-
46
5.4 Kết luận về ảnh hưởng của các ion đến kết quả phân tích As (III). 48
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. 49
Kết luận. 49
Hướng phát triển. 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 51
PHỤ LỤC 53

4



Tôi luôn khắc ghi :
 Công ơn sinh thành và dưỡng dục của Bố Mẹ, sự quan tâm và động viên của
gia đình.
 Sự tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức của Thầy TS.Tống Duy Hiển
Tôi xin chân thành cảm ơn:
 Thầy GS. Đặng Mậu Chiến- Giám đốc và các anh chị là cán bộ tại phòng thí
nghiệm công nghệ Nano đã tạo điều kiện cho tôi được thực hành tại phòng thí
nghiệm.
 Các bạn học viên khoa Hóa –Lý ứng dụng trường ĐH Khoa học tự nhiên đã
giúp đỡ tôi tận tình để hoàn thành đề tài này.
 Quý Thầy Cô giáo đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian theo học chương
trình.
 Các bạn học viên cao học K5,K6,K7 khoa vật liệu và linh kiện Nano đã động
viên và giúp đỡ hết lòng cho tôi trong quá trình học tập.
 Ban giám hiệu và toàn thể giáo viên đồng nghiệp trong trường THPT Lê
Minh Xuân đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa học.
 Các bạn bè và người thân đã động viên đúng lúc.
 Luận văn này thực hiện một phần công việc của đề tài độc lập: Nghiên cứu
chế tạo thử nghiệm thiết bị phân tích tại hiện trường phát hiện As trong môi
trường nước sử dụng điện cực dây nano vàng, mã số ĐTĐT.2011 – G/76. Tôi
xin cảm ơn sự tài trợ về kinh phí của Bộ KHCN cho đề tài này.

5
Danh mục các chữ viết tắt
AAS : Atomic Absorption Spectrometry.
As : Asren
DPP : Differential Pulse Polarography.
Dd : dung dịch
GC – MS : Gas Chromatography – Mass Spectrometry.
KBÔ : Khoảng bất ổn
HG – AAS : Hydride Generation - Atomic Absorption Spectrometry.
HPLC : High Performance Liquid Chromatography.
NPP : Normal Pulse Polarography.
SPP : Square Pulse Polarography.
ppm : Parts per million
ppb : Parts per billion

6
Danh mục các bảng biểu
Bảng 1 : Nồng độ Asen trong nước ở một số nơi trên thế giới
Bảng 3 : So sánh các thông số phân tích Asen của các thiết bị truyền thống và
các thiết bị nano.
Bảng 4.1 : Các hóa chất được pha để dùng trong quá tình thực nghiệm.

Bảng 4.2 : Ảnh hưởng của thế tích góp lên chiều cao peaks As(III).
Bảng 4.3 : Điều kiện thực nghiệm khảo sát thế tích góp và hòa tan As(III).
Bảng 4.4 : Phụ thuộc của cường độ peak As(III) vào thế khởi điểm.
Bảng 4.5 : Điều kiện thực nghiệm khảo sát thế đỉnh As(III).
Bảng 4.6 : Thông số thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ As(V) lên
thế đỉnh As(III).
Bảng 4.7 : Thông số thực nghiệm khảo sát thế đỉnh As(III) khi tăng nồng độ
As(III)
Bảng 4.8 : Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực trong quá trình khảo sát
As.
Bảng 4.9 : Thông số thực nghiệm xây dựng đường chuẩn nồng độ As(III).
Bảng 5.1: Những thông số thực nghiệm trong quá trình khảo sát ảnh hưởng của
độ pH
Bảng 5.2 : Những thông số thực nghiệm quá trình khảo sát ảnh hưởng của các
ion.
Bảng 5.3 : Thông số thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Cu
2+

Bảng 5.4 : Thông số thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Fe
2+

Bảng 5.5 : Thông số thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion Pb
2+

Bảng 5.6 : Thông số thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng của ion NO
-
3
và SO
4
2-

Bảng 5.7 : Ảnh hưởng của một số ion đến kết quả khảo sát As(III).






















7
Danh mục các đồ thị
Hình 4.3 : Ảnh hưởng của thế tích góp lên cường độ peak As(III).
Hình 4.4 : Đường dòng thế của As(III) trong cực phổ tuần hoàn .
Hình 4.5 : Đường dòng thế của As(III) ứng với khởi điểm 0.0V.
Hình 4.6 : Đường dòng thế của As(III) ứng với khởi điểm ứng với các nồng độ

As(V) khác nhau.
Hình 4.7 : Ảnh hưởng của tốc độ quay điện cực lên cường độ peak As(III) thu
được Hình 4.8 : Đồ thị biểu diễn nồng độ As(III) từ 2ppb – 10ppb
Hình 4.9 : Đồ thị biểu diễn nồng độ As(III) từ 10ppb – 100ppb
Hình 4.10:Đồ thị biểu diễn peak As(III) với nồng độ tăng dần.
Hình 5.1 : Ảnh hưởng của pH (từ 1 - 5)lên cường độ peak As(III) thu được
Hình 5.2 : Ảnh hưởng của pH (từ 5 - 9)lên cường độ peak As(III) thu được
Hình 5.3 : Tỉ lệ phần trăm của sự ảnh hưởng của độ pH trong quá trình phân tích
As(III)
Hình 5.4 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Cu
2+
đến cường độ peak As(III)
Hình 5.5 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Fe
2+
đến cường độ peak As(III)
Hình 5.6 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của ion Pb
2+
đến cường độ peak As(III)
Hình 5.7 : Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của các ion NO
-
3
và SO
4
2

-
đến cường độ
peak As(III)
Hình 5.8: Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của một số ion lên quá trình khảo sát
As.

8
Danh mục các hình ảnh
Hình 1.1 : Arsen ở dạng thô trong tự nhiên[4].
Hình 1.2 : Nguồn nước bị nhiễm Asen [5]

Hình 1.3: Bệnh lý về da ở người khi bị nhiễm asen[5]
Hình 1.4: Qúa trình phát triển bệnh của người bị nhiễm asen[4]
Hình 3.1 Một số ứng dụng công nghệ nano
Hình 3.2: Cảm biến có kích thước sợi ở mức nano
Hình 3.3: Sơ đồ khối các bước công nghệ để chế tạo sợi nano Au trên đế silic
với lớp điện môi SiN.
Hình 4.1: Các Hình Ảnh của các chíp chứa các sợi nano vàng được sử dụng
trong luận văn để phát hiện As(III)
Hình 4.2 Hệ đo điện hóa phân tích As(III)

9
MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết vấn đề ô nhiễm thạch tín (Asen) hiện nay đang được
toàn cầu quan tâm vì sử dụng nước nhiễm thạch tín gây nhiều bệnh nguy hiểm như các
bệnh ngoài da, đường ruột, tim mạch,… thậm chí dẫn đến ung thư ở thận, phổi và da.
Đối với thai phụ As có thể qua nhau thai và bào thai làm tổn hại thai nhi và dễ dẫn
đến sảy thai sớm… Các tác hại trực tiếp và gián tiếp do sử dụng nguồn nước nhiễm
thạch tín gây hậu quả rất nghiêm trọng tới đời sống của hàng chục triệu người và thậm
chí của cả nhân loại. Vì vậy nghiên cứu để phát hiện, tách lọc thạch tín cũng như chữa
trị các căn bệnh do nhiễm thạch tín gây ra sự quan tâm rất lớn của các quốc gia và các
tổ chức như WHO và UNICEF. Ở nước ta tình trạng nguồn nước nhiễm thạch tín ở
nhiều vùng đã được cảnh báo trong các phát hiện của công trình nghiên cứu của GS
Phạm Hùng Việt như : Tầng chứa nước nông Holocene là nguồn gây ô nhiễm As,
nhưng các tầng chứa nước sâu Pleistocene ngày càng được khai thác nhiều để cung
cấp nguồn nước an toàn, vì thế cần phải nghiên cứu rõ hàm lượng ô nhiễm As thấp đó
đã được duy trì dưới những điều kiện nào. Sự ô nhiễm asen trong tầng chứa nước
Pleistocene ở khu vực Nam và Đông nam Á dưới tác động của việc khai thác nước
ngầm có thể được làm chậm do sự lưu giữ asen trong quá trình di chuyển [22]. Mặc
dù vậy vẫn chưa thực sự có nhiều nghiên cứu được tiến hành để khẳng định được mức
độ gây hại của việc sử dụng nguồn nước nhiễm As đối với sức khỏe con người. Có
nhiều nguyên nhân để các công việc này chưa được triển khai rộng rãi như các nghiên
cứu này là nghiên cứu đa ngành(phân tích môi trường, y học, thực phẩm), cần phải

được tiến hành trên mẫu nghiên cứu rộng và trong thời gian tương đối dài…Việc
không có được các máy móc để phân tích As nhanh và chính xác tại hiện trường cũng
làm hạn chế việc triển khai các nghiên cứu nói trên.
Các nhà khoa học trong nước và trên thế giới đã và đang nghiên cứu đưa ra
nhiều phương pháp phát hiện và xử lý thạch tín trong nước sinh hoạt nhưng hiệu quả
đạt được chưa cao. Trong thời gian gần đây công nghệ nano với rất nhiều ưu việt trong
lĩnh vực phân tích cũng như xử lý chất độc hại được xem là một trong các công nghệ
có thể đưa ra được giải pháp ưu việt hơn trong vấn đề phát hiện và xử lý As trong
nước. Ví dụ việc sử dụng trộn lẫn các hạt nano vàng vào điện cực cho phép chế tạo ra
các thiết bị nano có khả năng phát hiện thạch tín nhanh, chính xác, hiệu quả và kinh
tế…. Sau đó các nhóm nghiên cứu đã tiếp tục phát triển những bộ cảm biến As khác
như: cảm biến sợi platin, bạc, vàng…trong đó cảm biến dựa trên cấu trúc sợi nano
vàng được quan tâm nhiều nhất do có độ nhạy cao nhất trong việc phát hiện thạch tín.
Trong thời gian vừa qua, Phòng thí nghiệm Công nghệ Nano (LNT), ĐHQG
Tp.HCM đã và đang tiến hành các đề tài nghiên cứu để chế tạo ra các cảm biến phân
tích As dựa trên cấu trúc sợi nano vàng (Au). Trong đề tài này chúng tôi sẽ sử dụng
cảm biến sợi nano vàng (được chế tạo bởi các đồng nghiệp làm) để định lượng nồng
độ thạch tín trong nước, đồng thời khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm



10
việc của cảm biến như: độ pH, các ion kim loại khác (Cu
2+
, Pb
2+
, Fe
2+
…). Các kết quả
nghiên cứu sẽ góp phần vào việc tối ưu hóa việc phân tích và định lượng As, tiến tới

khả năng hoàn thiện và đưa thiết bị vào sử dụng trong thực tế.

11
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Khái quát về nguyên tố Asen (As)
1.1.1 Tính chất vật lý của Asen
Asen là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của con
người và sinh vật. Nó có vai trò trong trao đổi chất nuclein, tổng hợp protit và
hemoglobin. Ngoài ra As còn là nguyên liệu được sử dụng trong nhiều ngành công
nghiệp như : hóa chất, phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, giấy, dệt nhuộm
As thuộc chu kì 4, phân nhóm VA trong bảng hệ thống tuần hoàn, có cấu trúc lớp
vỏ điện tử là: As [Ar] 3d
10
4s
2
4p
3
. Tinh thể as màu trắng xám, rất dòn, có ánh kim rõ.
Ngoài không khí As nhanh chóng bị oxi hóa thành lớp As
2
0

3
phủ trên bề mặt và làm
mất ánh kim, ở 200
o
C khi có đủ không khí thì As sẽ phát lân quang. As không tan
trong nước và axit ngoại trừ HNO
3
và vương thủy [3]. Dưới đây là một số thông số vật
lý và hóa lý của As [5].



Hình 1.1: Asen ở dạng thô trong tự nhiên[4].

 Khối lượng riêng : 5,726 g/cm
3
ở 14
o
C
 Khối lượng nguyên tử : 74,9216 đvC
 Nhiệt độ bay hơi : 615
o
C
 Nhiệt độ nóng chảy :817
o
C (ở 36 atm)
 Bán kính nguyên tử : 1,33 A
o

 Điện tích hạt nhân : 33

 Bán kính ion : As
+3
là 0,069 nm ,As
+5
là 0,047 nm, As
-3
là 0,191
nm.
 Nhiệt hóa hơi: 34.760 kJ/mol.
 Độ âm điện theo thang Pauling: 2.0
 Số oxi hóa: +3, +5, -3. trong đó số oxi hóa +5 là bền nhất.



12
1.1.2 Tính chất hóa học của Asen.
As có một số tính chất hóa học nổi bật như:
a) Phản ứng với H
2
S trong môi trường HCl :
Arsenous (III) : H
3
AsO
3
+ 3 HCl AsCl
3
+ 3H
2
O [1.1]
2 AsCl

3
+ 3H
2
S As
2
S
3
+ 6 HCl [1.2]
As
2
S
3
kết tủa màu vàng
b) Phản ứng oxi hóa khử :
+ Phản ứng với oxi không khí :
2 As + 3O
2
2AsO
3
[1.3]
+ Tác dụng với Cl
2
trong môi trường H
2
O
2As + 5Cl
2
+ 8H
2
O 2 H

3
AsO
4
+ 10HCl [1.4]

 Trong môi trường kiềm AsO
3
3-
bị oxi hóa thành AsO
4
3-

H
2
AsO
3
+ I
2
+2 KOH K
3
AsO
4
+ 2KI + 2H
2
O [1.5]
 Trong môi trường axit AsO
4
3-
bị khử thành AsO
3

3-

K
3
AsO
4
+ KI + H
2
SO
4
K
3
AsO
3
+ I
2
+ K
2
SO
4
+ H
2
O [1.6]
Môi trường axit ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình khử As(V) và As(III), khi pH
càng thấp thì AsO
4
3-
là chất oxi hoá càng mạnh và dễ dàng bị khử thành AsO
3
3-

1.1.3 Dạng tồn tại của Asen trong nước
Trong nước asen thường tồn tại chủ yếu dưới các dạng asenit, asenat,
monometylasonic axit, hay dimetylasinic axit… nhưng có hàm lượng rất thấp, chủ
yếu asen bị thuỷ phân lắng xuống bùn . Trong nước ngầm, các hợp chất As(III) là
phổ biến nhất và cũng mang độc tính mạnh nhất, các nghiên cứu trên thế giới hiện
nay đều tập trung cho việc định tính và định lượng As(III) và đề tài này cũng đi theo
xu hướng trên. Ô nhiễm As là do sự xói mòn tự nhiên gây ra. Cơ chế chủ yếu của sự
hình thành As trong nước là do sự khử oxyhydroxide sắt (FeOOH) do vi khuẩn và tiếp
đó là sự phóng thích As từ bề mặt sắt. Hàm lượng As trong nước ngầm thường cao
hơn nhiều so với nước bề mặt (ao, hồ, …). As tồn tại trong nguồn nước dưới dạng hóa
trị V (asenat) và hóa trị III (asenit). Asenat phổ biến hơn trong nước bề mặt (là tầng
giàu ôxi) còn asenit phổ biến hơn trong nước ngầm. Asen có thể kết hợp với các
nguyên tố khác để hình thành các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Các hợp chất vô cơ được
xem là độc hơn các hợp chất hữu cơ và thường tồn tại dưới dạng oxyacid. Trong thực
tế hợp chất As (V) cũng thường mất một proton để trở thành asenat ion trong khi hợp
chất As (III) giữ trạng thái trung tính. Môi trường nước có tính oxi hoá As thường ở
dạng asenat, nhưng dưới điều kiện khử thì asenit lại là chủ yếu. Hàm lượng As trung
bình trong nước chỉ khoảng 10μg/l, tuy nhiên có thể cao hơn do ảnh hưởng của chất
thải công nghiệp, thuốc diệt cỏ… Sự metyl hoá asen vô cơ sang metyl và dimetyl
asenic là được tạo bởi các hoạt động của các vi sinh vật trong nước. Một vài sinh vật
biển có khả năng chuyển asen vô cơ sang hợp chất asen hữu cơ phức tạp, chẳng hạn
như : arsenobetaine, arsenocholine, arsoniumphospholiphid [1, 6]



13
Hàm lượng asen trong nước dưới đất phụ thuộc rất nhiều vào tính chất và trạng
thái môi trường địa hoá. Dạng As tồn tại chủ yếu trong nước dưới đất là H
2

AsO
4
-
3
(trong môi trường pH axit đến gần trung tính), HAsO
4
-2
(trong môi trường kiềm).
Hàm lượng As trong nước ngầm trong một số vùng Miền Bắc khoảng 0,0001 - 0,32
mg/l. Ở Hà Nội hàm lượng As trong nước ngầm ở những vùng có trầm tích Đệ tứ với
các lớp bùn giàu vật liệu hữu cơ thường cao hơn các vùng khác [1].
As trong trầm tích: Hàm lượng tổng As trong bùn biển đại dương thế giới là
1 ppm (A.P Vinogradov, 1967), trong trầm tích Đệ tứ hạt mịn ở Kyoto, Sendai (Nhật
Bản) khoảng 1-30 ppm. Hàm lượng trong trầm tích Đệ tứ ở các lỗ As khoan nước Hà
Nội (6-63 ppm trong trầm tích sét nâu, 2-12 ppm trong sét màu xám 0,5 – 5 trong cát
vàng – nâu xám) có quan hệ tuyến tính với hàm lượng Fe(OH)
3
, FeOOH. Trong trầm
tích biển ven bờ Việt Nam có hàm lượng As (trao đổi ion) dao động trong khoảng 0,1-
6,1 ppm. Hiệu suất tách lọc asenit kém so với asenat chính vì sự trung tính của các hợp
chất asenit. Trong khi đó dạng asenit lại độc gấp khoảng 10 lần asenat do khả năng
phản ứng của chúng với các enzyme của hệ hô hấp. Do đó, nhu cầu phát hiện và định
lượng asenit -As(III) trong nguồn nước là cấp thiết và quan trọng nhất.
1.1.4 Vấn đề ô nhiễm Asen trên toàn thế giới
Viện Hàn lâm khoa học Mỹ vừa lên tiếng cảnh báo chất thạch tín trong nước
uống dù rất ít cũng làm tăng nguy cơ phát triển bệnh ung thư. Lượng thạch tín 50 ppb
(phần tỷ) trong nước uống đang được Mỹ và châu Âu cho phép cũng gây nguy cơ ung
thư là 15/1.000. Ngay cả khi sử dụng nước uống có hàm lượng thạch tín chỉ 1ppb thì
nguy cơ ung thư cũng là 1/1.000. Vì vậy ô nhiễm thạch tín với nguồn nước là một vấn
đề mang tính toàn cầu và nó đã được phát hiện trên 70 quốc gia [6]. Quốc gia hiện

đang chịu ảnh hưởng nặng nề nhất chính là Bangladesh. Vào khoảng những năm 80
của thế kỉ trước để đối phó với tình trạng thiếu nước sạch ở Bangladesh hàng trăm
ngàn giếng đào để tận dụng nguồn nước ngầm đã được UNICEF tài trợ cho quốc gia
này. Tuy nhiên, không lâu sau người ta đã phát hiện rất nhiều bệnh tật xảy ra cho
người dân dùng nguồn nước này. Hàng chục triệu người Bangladesh đang phải dùng
nước ô nhiễm từ các giếng đào trên, nguyên nhân chính là do nước bị ô nhiễm thạch
tín tự nhiên có trong lòng đất. Asen trong nước ngầm có nguồn gốc tự nhiên và nó
được giải phóng ra từ trầm tích vào nước ngầm do các điều kiện thiếu ôxy của lớp đất
gần bề mặt, nước ngầm này bắt đầu được sử dụng sau khi các tổ chức phi chính phủ
(NGO) phương Tây hỗ trợ chương trình làm các giếng nước lớn để lấy nước uống vào
cuối thế kỷ 20. Chương trình này được đề ra nhằm ngăn ngừa việc uống nước từ nước
bề mặt bị nhiễm khuẩn nhưng lại không chú trọng tới kiểm định asen trong nước
ngầm. Nhiều quốc gia và khu vực khác ở Đông Nam Á, như Việt Nam, Campuchia,
Tây Tạng, Trung Quốc, được coi là có các điều kiện địa chất tương tự giúp cho quá
trình tạo nước ngầm giàu asen. Ngộ độc asen đã được báo cáo tại Nakhon Si
Thammarat, Thái Lan năm 1987, và arsen hòa tan trong sông Chao Phraya bị nghi là
chứa hàm lượng cao asen nguồn gốc tự nhiên nhưng đã không có vấn đề gì với sức



14
khỏe công cộng do việc sử dụng nước đóng chai. Miền bắc Hoa Kỳ bao gồm các phần
thuộc Michigan, Wisconsin, Minnesota và Dakota cũng có hàm lượng asen trong nước
ngầm khá cao [1, 2].

Hình 1.2: Nguồn nước bị nhiễm Asen [5]
Mức độ ung thư da cao hơn gắn liền với phơi nhiễm asen tại Wisconsin, mặc dù
ở mức thấp hơn tiêu chuẩn 10 phần tỷ của nước uống. Chứng cứ dịch tễ học từ Chile
chỉ ra mối liên hệ phụ thuộc liều lượng giữa phơi nhiễm As kinh niên và các dạng ung
thư khác nhau, cụ thể là khi các yếu tố rủi ro khác như hút thuốc cũng tồn tại. Các hiệu

ứng này được chứng minh là tồn tại dưới 50 phần tỷ. Nghiên cứu về tỷ lệ ung thư tại
Đài Loan gợi ý rằng sự gia tăng đáng kể trong tử suất do ung thư dường như chỉ ở mức
trên 150 phần tỷ.
Từ những năm đầu thập niên 10 của thế kỷ XX nguồn nước ngầm từ các giếng
khoan được coi là không bị ô nhiễm các vi sinh vật gây bệnh và các chất thải hữu cơ
đã được đưa vào sử dụng cung cấp nước sinh hoạt cho cộng đồng dân cư thay thế dần
việc sử dụng nước bề mặt. Song ở một số vùng nguồn nước này lại chứa các kim loại
nặng như: chì, mangan, đặc biệt là As với nồng độ cao đáng lo ngại. Nhiễm độc As
mạn tính thường xảy ra do người dân sử dụng nguồn nước sinh hoạt bị nhiễm As với
nồng độ cao quá mức cho phép. Theo số liệu của Tổ chức Y tế thế giới về ô nhiễm As
trong nguồn nước [2, 5].
Bảng 1: Nồng độ As trong nước ở một số nơi trên thế giới.
Địa danh Nồng độ As
Nam Iowa và Tây Missouri(Mỹ) 0,034mg/l-0,490mg/l
Hungary 0,001mg/l- 0,174mg/l
Tây-Nam Phần Lan 0,017mg/l- 0,98mg/l
Mexico 0,008mg/l- 0,624mg/l
Tây Nam Đài Loan 0,671mg/l
Tây Bengal Ấn Độ 0,193 đến 0,737 mg/l





15
Đặc biệt Ở Tây Bengal Ấn Độ nồng độ As trung bình trong nước giếng khoan có
mẫu lên tới 3,700 mg/l [1, 3].

Hình 1.3: Bệnh lý về da ở người khi bị nhiễm asen [4]
1.1.5 Tình hình ô nhiễm Asen ở Việt Nam

1.1.5.1 Tình hình chung của cả nước
Ở Việt Nam vào đầu những năm 1990, vấn đề ô nhiễm Asen được biết đến
qua các nghiên cứu của Viện Địa chất và các Liên đoàn địa chất về đặc điểm địa chất
thủy văn và đặc điểm phân bố As trong tự nhiên các dị thường As. Theo nghiên cứu
khảo sát phân tích nước bề mặt và các nguồn nước đổ ra sông Mã ở khu vực Đông-
Nam bản Phúng, hàm lượng As trong các mẫu nước đều vượt quá 0,05 mg/l. Kết hợp
với điều tra của trường Đại học Y Hà Nội cho thấy sự ô nhiễm này có ảnh hưởng tới
sức khỏe dân cư sống ở khu vực đó. Từ 1995 đến 2000 nhiều công trình nghiên cứu
điều tra về nguồn gốc As có trong nước ngầm, mức độ ô nhiễm, chu trình vận
chuyển đã tìm thấy nồng độ As trong các mẫu nước khảo sát ở khu vực thượng lưu
sông Mã, Sơn La, Phú Thọ, Bắc Giang,Hưng Yên, Hà Nội, Hà Nam, Nam Định,
Thanh Hóa đều vượt Tiêu chuẩn cho phép đối với nước sinh hoạt của Quốc tế và
Việt Nam. Trước tình hình đó trong hơn 2 năm (2003-2005) Chính phủ Việt Nam và
UNICEF đã khảo sát về nồng độ Asen trong nước của 71.000 giếng khoan thuộc 17
tỉnh đồng bằng miền Bắc, Trung, Nam. Kết quả phân tích cho thấy nguồn nước giếng
khoan của các tỉnh vùng lưu vực sông Hồng: Hà Nam, Nam Định, Hà Tây, Hưng Yên,
Hải Dương và các tỉnh An Giang, Đồng Tháp thuộc lưu vực sông Mê Kông đều bị
nhiễm As rất cao. Tỷ lệ các giếng có nồng độ As từ 0,1mg/l đến > 0,5 mg/l (cao hơn
Tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam và Tổ chức Y tế thế giới 10-50 lần) của các xã dao
động từ 59,6 - 80% [5, 15].
Từ kết quả phân tích đó Bộ Y tế tiến hành điều tra, đánh giá sơ bộ về các
ảnh hưởng độc hại của As tới sức khỏe cộng đồng dân cư và phát hiện 13 trường hợp
bị bệnh nhiễm độc As mạn tính ở giai đoạn sớm với các biểu hiện bệnh ngoài da như:
dày sừng, “nhú sừng”, biến đổi sắc tố (tăng, giảm hoặc kết hợp 2 dạng) có những nét
đặc trưng của biến đổi ngoài da do As và hàm lượng As trong nước tiểu và trong tóc
rất cao. Có thể thấy tình trạng ô nhiễm As trong nguồn nước của các giếng khoan tại



16

các xã là rất nghiêm trọng. Tỷ lệ các giếng có nồng độ As cao > 0,1 mg/l (gấp hơn 10
lần tiêu chuẩn cho phép) ở hầu hết các xã chiếm từ 70% - 96%, trừ Mai Động có tỷ lệ
thấp hơn (46%). Mặc dù người dân Việt Nam thường sử dụng nước giếng khoan sau
khi qua bể lọc sắt song hiệu quả loại bỏ As của nhiều bể do dân tự xây lắp chất lượng
chưa cao nên tỷ lệ các bể có khả năng loại bỏ As tới giới hạn cho phép chỉ là 41,1%.
Ngoài ra, nhiều hộ gia đình dùng nước giếng khoan trực tiếp không qua bể lọc. Cho
đến nay chưa có biện pháp điều trị hữu hiệu bệnh nhiễm độc As mạn tính và biện pháp
phòng bệnh tốt nhất là hạn chế tiến tới không sử dụng nguồn nước ô nhiễm asen. Hiện
nay Chính phủ đã có kế hoạch hành động quốc gia về giảm thiểu ô nhiễm Asen ở Việt
Nam với các nội dung tiến hành khảo sát toàn quốc để xác định mức độ ô nhiễm As ở
nguồn nước ngầm các khu vực khác nhau, xây dựng bản đồ ô nhiễm As ở Việt Nam,
đánh giá thực trạng ảnh hưởng của ô nhiễm As trong nguồn nước sinh hoạt tới sức
khỏe của cộng đồng và xây dựng các biện pháp phòng chống, nghiên cứu và áp dụng
các giải pháp làm giảm thiểu ô nhiễm As trong nguồn nước, tăng cường thông tin
tuyên truyền nâng cao nhận thức của cộng đồng về vệ sinh nguồn nước, phòng chống
bệnh tật do sử dụng nguồn nước bị ô nhiễn nói chung và ô nhiễm As nói riêng [3, 6] .
Ô nhiễm As trong nước ngầm tầng nước nông (tầng Holocene) là một trong
những mối đe dọa sức khỏe lớn nhất ở các nước đang phát triển. Tại đồng bằng sông
Hồng, nước ngầm đang là nguồn nước chủ yếu phục vụ cho sinh hoạt của rất nhiều
dân cư. Đứng trước mối nguy cơ đó, từ năm 1998 đến nay CETASD (Trung tâm
nghiên cứu công nghệ môi trường và phát triển bền vững) đã cùng hợp tác với các nhà
khoa học, các cơ quan nghiên cứu uy tín trên thế giới để triển khai hướng nghiên cứu
về ô nhiễm asen trong nước ngầm tại Việt Nam với mục đích phát hiện và khoanh
vùng những khu vực ô nhiễm cũng như tìm hiểu cơ chế phát sinh ô nhiễm As để có
biện pháp giảm thiểu. Thực tế, các kết quả nghiên cứu trước đây của CETASD đã
được sử dụng làm cơ sở khoa học góp phần tư vấn cho Chính phủ xây dựng “Chiến
lược hành động quốc gia về nghiên cứu ô nhiễm As trong nước ngầm và giải pháp
khắc phục”, đồng thời đã và sẽ đóng góp vào cơ sở dữ liệu khoa học giúp cho các nhà
quản lý hoạch định chính sách về quản lý khai thác nước ngầm và định hướng về việc
khai thác nước mặt dần thay thế cho nước ngầm tại Hà Nội bắt đầu từ nhiều năm nay

[6, 9].
1.1.5.2 Tình hình ô nhiễm Asen ở một số vùng đặc biệt trong nước
Dựa vào nguồn gốc và đặc điểm di chuyển, tập trung của As có thể chia lãnh
thổ Việt Nam ra 3 kiểu vùng có khả năng ô nhiễm As chủ yếu như sau:
- Vùng núi với các đá biến đổi nhiệt dịch, quặng vàng, đa kim, sulfur … Nguồn ô
nhiễm là do các quá trình tự nhiên (quá trính nhiệt dịch, tạo quặng sulfur, đa kim, hoạt
động núi lửa, phong hóa…)
- Ở đồng bằng nước ngầm có hàm lượng As vượt tiêu chuẩn Việt Nam nguồn ô
nhiễm As là quá trình tự nhiên (ôxy hóa khoáng vật sulfur và khoáng vật chứa As
trong trầm tích, khử các hydroxyt sắt chứa asen…) và hoạt động nhân sinh.



17
- Đới duyên hải (trầm tích biển ven bờ một số nơi ở Quảng Ngãi, Phú Yên có hàm
lượng As hấp phụ cao hơn tiêu chuẩn môi trường trầm tích Canada…). Nguồn ô nhiễm
là hoạt đông nhân sinh đặc biệt là sử dụng thuốc trừ sâu, diệt cỏ, vũ khí hóa học…
Ở Việt Nam, vấn đề ô nhiễm thạch tín hiện nay cũng rất nhức nhối bởi lẽ số vùng
bị nhiễm và nồng độ As ngày càng tăng cao. Trong đó Hà Nội, Đồng bằng sông Hồng
và đồng bằng sông Cửu Long là các khu vực có nguồn nước nhiễm As cao nhất ở nước
ta. Các nghiên cứu của các nhà khoa học trong nước và quốc tế trong thời gian qua cho
thấy cả nguồn nước mặt và nước ngầm ở đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) và đồng bằng
sông Cửu Long (ĐBSCL) đều có nồng độ asen cao hơn gấp nhiều lần mức cho phép
của tổ chức Y tế thế giới (WHO) là 10 μg/L. Trung bình ở ĐBSH là 159 μg/L còn ở
ĐBSCL là 39 μg/L. Ngoài ra, 8 tỉnh tả ngạn và hữu ngạn sông Hồng (gồm Vĩnh Phúc,
Bắc Ninh, Hà Nội, Hà Tây (cũ), Hưng Yên, Hà Nam, Thái Bình và Nam Định) đã
được Bộ Khoa học và Công nghệ phối hợp với Viện Y học lao động và vệ sinh môi
trường chọn khảo sát, do tập trung nhiều hộ dân sử dụng nguồn nước nhiễm thạch tín
cao [5, 6, 11].
1.2 Ảnh hưởng của Asen đến sức khỏe của con người

1.2.1 Độc tính của Asen
Asen gây ung thư da, phế quản, phổi, các xoang do nó và các hợp chất của
nó tác dụng lên nhóm sulphydry (-SH) làm phá vỡ quá trình phophoryl hóa các enzym
sản sinh năng lượng của tế bào trong chu trình axit xitric bị ảnh hưởng rất lớn. Enzym
bị ức chế do việc tạo phức với As (III) làm ngăn cản sự sản sinh phân tử ATP. Do As
có tính chất hóa học tương tự như photpho nên chất này có thể làm rối loạn photpho ở
một số quá trình hóa sinh (Tiêu chuẩn vệ sinh nước sạch 2005).
Hàm lượng As ở trong nước sinh hoạt phải nhỏ hơn 0.01mg/l (10ppb) mới
đạt yêu cầu. Theo tổ chức y tế thế giới WHO thì cứ 10000 người thì có 6 người bị ung
thư da khì sử dụng nước ăn có nồng độ As > 0.01mg/l (tài liệu của WHO về ảnh
hưởng của As). Asen là nguyên tố khi đi vào cơ thể con người qua con đường tiêu hóa
rất khó hấp thụ và phần lớn được triệt tiêu ở nguyên dạng. Các hợp chất As hòa tan
trong nước được hấp thụ nhanh chóng từ ống tiêu hóa, As(V) là asen hữu cơ được đào
thải qua thận rất nhanh và hầu như toàn bộ. Asen vô cơ có thể được tích lũy ở da,
xương và cơ bắp; chu kỳ bán hủy của nó trong cơ thể người là khoảng 20 – 40 ngày.
Mặc dù có kết quả nghiên cứu cho thấy As có thể là một nguyên tố thiết yếu cho một
số loài động vật như dê, chuột, gà nhưng chưa có bằng chứng để nói rằng As cần cho
con người [3, 8] .
Trong nước uống As không màu, không mùi không vị, nên con người không
thể phát hiện được. Và cũng rất khó phát hiện được người bị nhiễm độc As do triệu
chứng của bệnh chỉ xuất hiện sau khi nhiễm từ 10 đến 15 năm, bởi vậy các nhà hóa
học còn gọi As là "sát thủ vô hình" và một điều đáng chú ý là asen độc gấp 4 lần thủy
ngân.



18
Ngộ độc As là các bệnh kinh niên do sử dụng nước uống có chứa As ở nồng độ
cao trong một thời gian dài. Các hiệu ứng bao gồm sự thay đổi màu da, sự hình thành
của các vết cứng trên da, ung thư da, ung thư phổi, ung thư thận và bàng quang cũng

như có thể dẫn tới hoại tử. Asen là một chất rất độc, nó có thể gây chết ngay nếu uống
một lượng bằng nửa hạt ngô (bắp).
Nếu bị ngộ độc cấp tính bởi As sẽ có biểu hiện: Khát nước dữ dội, đau bụng,
nôn mửa, tiêu chảy, mạch đập yếu, mặt nhợt nhạt rồi thâm tím, bí tiểu và tử vong
nhanh. Nếu bị nhiễm độc As ở mức độ thấp, mỗi ngày một ít với liều lượng dù nhỏ
nhưng trong thời gian dài sẽ gây: mệt mỏi, buồn nôn và nôn, hồng cầu và bạch cầu
giảm, da sạm, dụng tóc, sút cân, giảm trí nhớ, mạch máu bị tổn thương, rối loạn nhịp
tim, đau mắt, đau tai, viêm dạ dày và ruột, làm kiệt sức, ung thư

Hình 1.4: Qúa trình phát triển bệnh của người bị nhiễm asen [4].
Người uống nước ô nhiễm As lâu dài sẽ có các đốm đẫm màu trên thân thể hay
đầu các chi, niêm mạc lưỡi hoặc sừng hóa da, gây sạm và mất sắc tố, bệnh Bowen
(biểu hiện đầu tiên là một phần cơ thể đỏ ửng, chảy nước và lở loét. Bệnh sừng hóa da
thường xuất hiện ở tay, chân, lòng bàn tay, gan bàn chân – phần cơ thể cọ xát nhiều
hoặc tiếp xúc ánh sáng nhiều và lâu ngày sẽ tạo thành các đinh cứng màu trắng gây
đau đớn. Bệnh đen và rụng móng chân có thể gây đến hoại tử rụng dần từng đốt ngón
chân.
Ảnh hưởng độc hại đáng lo ngại nhất của As tới sức khỏe là gây đột biến gen,
ung thư, thiếu máu, các bệnh tim mạch (cao huyết áp, dối loạn tuần hoàn máu, viêm
tắc mạch ngoại vi, bệnh mạch vành, thiếu máu cục bộ cơ tim và não), các loại bệnh
ngoài ra (biến đổi sắc tố, sạm ra, sừng hóa, ung thư da ), tiểu đường, bệnh gan và các
vấn đề liên quan đến hệ tiêu hóa các rối loạn ở hệ thần kinh – ngứa hoặc mất cảm giác
ở chi và khó nghe. Sau 15 – 20 năm kể từ khi phát hiện người nhiễm độc As sẽ chuyển
sang ung thư và chêt (W. Pickardt).
1.2.2 Phương pháp loại bỏ Asen khỏi nguồn nước
Asen có thể được loại bỏ khỏi nước uống thông qua quá trình đồng ngưng kết
các khoáng vật sắt bằng ôxi hóa và lọc nước. Khi cách xử lý này không đem lại kết

19
quả mong muốn thì các biện pháp hút bám để loại bỏ asen có thể cần phải sử dụng.
Một vài hệ thống hút bám đã được chấp thuận cho các điểm dịch vụ sử dụng trong
nghiên cứu do Cục Bảo vệ Môi trường (EPA) và Quỹ Khoa học Quốc gia (NSF) Hoa
Kỳ tài trợ. Việc tách asen ra bằng từ trường ở các gradient từ trường cực thấp đã được
chứng minh ở các máy lọc nước tại điểm sử dụng với diện tích bề mặt lớn và các tinh
thể nano manhêtit đồng nhất kích thước (Fe
3
O
4
). Sử dụng diện tích bề mặt riêng lớn
của các tinh thể nano Fe
3
O
4
thì khối lượng chất thải gắn liền với loại bỏ As từ nước đã
giảm đáng kể. Hệ thống này sẽ làm cho các tạp chất nguy hiểm giảm tới 80% [24].
1.2.3 Tiêu chuẩn cho phép về hàm lượng của Asen
Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN5942 - 1995) về chất lượng nước(QCVN02 -
2009/BYT)[1,6] :
 Tiêu chuẩn nước biển ven bờ, giá trị cho phép :
 Bãi tắm : 0,05mg/l
 Nuôi trồng thủy sản : 0,01 mg/l
 Các nơi khác : 0,05 mg/l
 Tiêu chuẩn nước bề mặt :
 Nguồn cung cấp nước sinh hoạt : 0,05 mg/l
 Áp dụng cho các mục đích khác : 0,1 mg/l
 Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm : 0,05 mg/l
 Tiêu chuẩn nước thải công nghiệp :
 Nhỏ hơn 0,05 mg/l có thể thải vào nguồn nước cung cấp cho sinh hoạt.

 Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1 mg/l thải vào giao thông thủy, tưới tiêu, bơi lội,
nuôi trồng thủy sản và trồng trọt.
 Từ 0,1 mg/l – 0,5 mg/l chỉ được thải vào những nơi đã được quy định.
 Lớn hơn 0,5 mg/l không được thải ra môi trường
Tiêu chuẩn của WHO cho phép đối với nước cung cấp cho sinh hoạt là 0,01mg/l.

















20
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH ASEN
2.1 Phân tích định tính
2.1.1 Tìm As (III)
2.1.1.1. Phản ứng với AgNO
3

Thêm một giọt dung dịch AgNO

3
vào 1 giọt dung dịch As(III) khi đó sẽ có kết
tủa màu vàng của bạc –asenit xuất hiện ,phản ứng :
3Ag
+
+ AsO
3
3-
→Ag
3
AsO
3
↓ [2.1]
Kết tủa thu được tan trong HNO
3,
CH
3
COOH, NH
3
. Khi trung hòa dung dịch bằng
NH
3
thì kết tủa xuất hiên trở lại .
2.1.1.2 Phản ứng với các muối đồng
Cho dung dịch Na
2
HAsO
3
vào dung dịch Cu
2+

rất loãng khi đó kết tủa
Cu
3
(AsO
3
)
2
màu vàng lục tách ra ,phản ứng thực hiện trong môi trường NaOH theo
phản ứng :
2HAsO
3
2-
+2OH
-
+Cu
2+
→ Cu
3
(AsO
3
)
2
↓+2H
2
O [2.2]
Kết tủa này tan trong kiềm dư, màu dung dịch sẽ chuyển sang màu xanh nước
biển theo phản ứng :
2HAsO
3
2-

+12OH
-
→3CuO
2
2-
+2AsO
3
3-
+2H
2
O [2.3]
Nếu đun sôi dung dịch thì sẽ có kết tủa Cu
2
O màu đỏ
2CuO
2
2-
+AsO
3
3-
+ 2HOH→ Cu
2
O +AsO
4
3-
+4OH
-
[2.4]
Phản ứng này dung để phân biệt As(III) và As (V). Các chất khử có khả năng
khử các muối Cu

2+
cho Cu
2
O trong cùng điều kiện đều cản trở phản ứng .
2.1.2 Phát hiện As (V)
2.1.2.1 Phản ứng với AgNO
3

Cho dung dịch AgNO
3
tác dụng với dung dịch asenat khi đó kết tủa bạc –asenat
có màu nâu sậm xuất hiện.
AsO
4
3-
+
3Ag
+
→Ag
3
AsO
4
↓
[2.5]
Asenat tạo với Ag
+
kết tủa Ag
3
AsO
4

↓
màu vàng ,nhưng khi dung dịch chứa As(III)
tiếp xúc với chất oxi hóa sẽ chuyển lên As (V) lúc đó sẽ bị nhầm lẫn. Điều kiện để
thực hiện phản ứng với Ag
+
là trong dung dịch không chứa các ion được tạo với Ag
+
các kết tủa ít tan như asenat ,diasenat,haloganua ,thiocganat ….hoặc tạo với ion Ag
+
như NH
3
hoặc CN
-
. Kết tủa Ag
3
AsO
4
tan trong dung dịch NH
3
nếu axit hóa môi
trường thì kết tủa Ag
3
AsO
4
lại xuất hiện.
2.1.2.2 Phản ứng với hỗn hợp Mg
Cho asenat phản ứng với hỗn hợp (MgCl
2
+NH
3

+Nh4CL), kết tủa màu trắng
Magie-amoni-asenat được tạo thành:
HAsO
4
2-
+
Mg
2+
+NH
3
→MgNH
4
AsO
4
↓
[2.6]
Với asenat, kết tủa khộng tạo thành vì vậy phản ứng này dùng để phân biệt As (III)
và As (V) hoặc dùng để tách chúng.





21
2.1.2.3 Phản ứng với amoni molybdat
Cho asenat phản ứng với hỗn hợp [(NH
4
)
2
MoO

4
+NH
4
NO
3
+HNO
3
] và đun sôi,
kết tủa màu vàng tạo thành, phản ứng xảy ra như sau:
12(NH
4
)
2
MoO
4
+(NH
4)
AsO
4
+2HNO
3
→
(NH
4
)
3
[H
4
As(Mo
2

O
7)6
)
↓+10
H
2
O+24NH
4
NO
3.
[2.7]
As (III) không cho phản ứng này
2.1.3 Các phản ứng để phát hiện As (III) và As (V)
Phản ứng tạo Arsine (AsH
3
):
Phản ứng này thực hiện khi lượng As rất nhỏ, nhỏ hơn 0,1 mg .
Đầu tiên thực hiện phản ứng khử As (V) về As (III):
2Fe
2+
+ HAsO
4
2-
+3H
+
→2Fe
3+
+AsO
2
-

+2H
2
O [2.8]
Phản ứng khử As (III) thành AsH
3
bằng Zn trong môi trường axit .
AsO
2
-
+3Zn +7H
+
→3Zn
2+
+AsH
3
+2H
2
O [2.9]
Khí AsH
3
không màu được nhận biết bằng các phương pháp sau:
+ Đun nóng AsH
3
phân hủy tạo thành gương asen.
+ Phản ứng với AgNO
3
tạo thành kết tủa màu vàng AgNO
3
, AsAg
3

và sau đó là màu
đen Ag.
+ Phản ứng với HgCl
2
tạo thành sản phẩm màu vàng nâu AsH
2
-(HgCl), AsH(HgCl)
2
,
As(HgCl)
3
, AsHg
3
…
2.2 Phân tích định lượng
2.2.1 Phương pháp xác định nhanh tại hiện trường
Hiện nay trên thị trường có thiết bị xác định nhanh As. Phương pháp này dựa trên
phản ứng khử As(III) và As (V) thành AsH, sau đó nhận biết AsH
3
tạo thành bằng giấy
lọc tẩm HgI
2
tạo ra phức có màu vàng nâu đặc trưng, các phản ứng xảy ra như sau
AsO
-
2
+3Zn + 7H+
→ 3Zn
2+
+ AsH

3
+2H
2
O [2.10]
AsO
4
3-
+ 4Zn + 11H+
→ 4Zn
2+
+ AsH
3
+ 4 H
2
O [2.11]
AsH
3
+ HgI
2
→ AsH
2
(HgI) + HI [2.12]
Phương pháp này có độ nhạy thấp chỉ xác định hàm lượng As lớn hơn 100 ppb. Tuy
vậy vẫn được ứng dụng rộng rãi để tính As ở hiện trường vì tiến hành nhanh chóng và
đơn giản
2.2.2 Phương pháp Marsh
Phuơng pháp này dựa trên nguyên tắc khử As hóa trị bằng hidro mới sinh
thành As(III) phát hiện bằng cách cho hộn hợp khí AsH
3
và H

2
dư đi qua một ống thủy
tinh và đốt nóng ở 600
0
C. As (III) sẽ bị phân hủy thành As đơn chất và H
2
. As đọng
lại trên ống thủy tinh một vòng đen ánh dựa vào độ đen này so sánh với dãy chuẩn ta
tìm được lượng As. Phương pháp này có độ nhạy cao 10
-5
g As/1g mẫu nhưng độ
chính xác không cao nên hiện nay ít dùng.



22
2.2.3 Phổ hấp thụ nguyên tử
Phương pháp này dựa trên sự hấp thụ chọn lọc bức xạ đơn sắc đặc trưng của
đám hơi nguyên tử của nguyên tố cần xác định. Như vậy để thu được phổ thì cần phải
có các điều kiện sau:
- Nguyên tử phải ở trạng thái đơn nguyên tử. Thông thường nguyên tố cần xác
định nằm dưới dạng các hợp chất hóa học muốn được nguyên tử ở trạng thái tự do cần
phải cắt đứt các liên kết hoá học đồng thời phải hoá hơi nguyên tố đó. Các loại lò
nguyên tử hoá thường dùng là ngọn lửa, lò graphit… các lò này chỉ xác định hàm
lượng As ở vài trăm ppb đến ppm.
- Phải có nguồn sáng đơn sắc phù hợp với nguyên tố cần xác định. Thông thường
nguồn sáng đơn sắc đó là tia bức xạ phát ra từ chính nguyên tố cần xác định. Bức xạ
này được phát ra từ đèn catod rỗng hay đèn phóng điện phi điện cực được làm từ chính
nguyên tố cần xác định.
- Nguyên tử của những nguyên tố cần xác định sau khi hoá hơi nằm ở trạng thái có

năng lượng cơ bản E
o
, khi hấp thụ bức xạ đặc trưng sẽ chuyển lên mức năng lượng cao
hơn (E
j
). Các chuyển dời từ mức Eo lên mức kế cận Ej tương ứng với vạch cộng
hưởng. Sự hấp thụ cũng tạo ra các vạch phổ cộng hưởng ứng với các hướng chuyển
dời từ mức năng lượng E
j
lên mức kế cận E
j
. Cường độ vạch phổ phụ thuộc vào các
thông số đặc trưng cho chuyển dời đó. Cường đô hấp thụ tuân theo định luật Bouger-
Lamber-Beer:
A= log (I
0.גּ
/I
גּ
) = €גּ .l.C [2.13]
A: Đô hấp thu
€גּ Hệ số hấp thu nguyên tử tùy thuộc vào từng nguyên tố ở các mức chuyển dời
khác nhau
I
0.
גּ
: Cường độ bức xạ tới từ nguồn đơn sắc tại bước sóng
I
גּ
: Cường độ sau khi ra khỏi cuvet hấp thụ.
C: Nồng hơi nguyên tử trong cuvet

2.2.4 Khối phổ và ICP-MS
Phương pháp này được dùng cho những hợp chất tinh khiết và nó cho kết quả đầy
đủ về những thông tin định tính, định lượng về hợp chất cần xác định. Kết hợp sắc tố
kí lỏng hiệu năng cao với đầu dò khối phổi (HPLC – MS), có thể phân tác và xác đinh
chọn lọc sắc ký khí (GC – MS) để xác định asen vài ppb nhưng thiết bị đắt tiền nên chỉ
trang bị cho những phòng phân tích hiện đại.
2.2.5 Phương pháp phổ phát xạ
Nguyên tố phân tích đuợc đưa lên trên trạng thái kích thích nhờ một nguồn
nhiệt, trạng thái này thường không bền nên điện tử ở các mức kích thích chuyển về
trạng thái cơ bản đồng thời phát ra bức xạ, bức xạ này có bước sóng đặc trưng cho
mỗi nguyên tố. Người ta đo cuờng độ bức xạ này để định tính và định luợng chúng.
Muốn có đuợc trạng thái kích thích của nguyên tử trước tiên phải nguyên tử hóa ở



23
nhiệt độ cao và nguồn năng lượng thường dùng là ngọn lửa 2000-3000
0
K, hổ quang
điện 4000-6000
0
K, laser 7000-8000
0
K, plasma 8000-10000
0
K.
Vạch phát xạ của As ở vùng tử ngoại các bước sóng 193.7nm, 197.2nm và
228.8 nm. Vạch nhạy nhất ở 193.7 nm và thường được sử dụng, vùng này chịu ảnh
huởng của hợp chất hữu cơ trong mẫu do cacbon có vạch phát xạ mạnh ở 193.1 nm
cũng như vạch phát xạ của Cd khi đo ở vạch 228.8 nm

2.2.6 Phương pháp trắc quang
Đây là phương pháp cho As tạo phức màu đặc trưng với thuốc thử, các phức
này hấp thụ ở một bước sóng xác định đặc trưng. Dựa vào đặc tính này mà người ta
chiếu vào dung dịch một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định đặc trưng cho
từng phức và đo cường độ chùm tia tới I
0
và tia ló I, từ đó dựng đường chuẩn độ hấp
thu As theo nồng độ phức màu và dựa vào dường chuẩn tính toán nồng độ.
2.2.7 Các phương pháp khác
Ngoài các phương pháp trên người ta còn sử dụng phương pháp kích hoạt
Notron, huỳnh quang Ronghen, nhiễu xạ Ronghen để định lượng As. Tùy theo mục
đích phân tích các loại mẫu khác nhau và điều kiện phòng thí nghiệm mà người ta lựa
chọn phương pháp thích hợp.
2.3 Phương pháp cực phổ
2.3.1 Phương pháp cực phổ xung thường (NPP)
Trong phương pháp NPP điện cực làm việc được phân cực bằng điện áp một
nhiều chọn trước và giữ không đổi trong suốt quá trình đo. Điện áp này gọi là điện áp
khởi điểm tương ứng với chân sóng trong cực phổ cổ điển. Trong mỗi chu kỳ tạo giọt,
điện cực được bổ sung vuông góc có khoảng tồn tại rất ngắn ( 40ms đến 100 ms) được
áp vào trước khi giọt rơi. Sau đó xung bị ngắt và thế điện cực trở về điện áp khởi điểm.
Biên độ xung tăng dần đều theo thời gian giống như tốc độ quét thế tuyến tính trong
cực phổ cổ điển.
Xung được áp vào cùng thời gian với mổi chu kì tạo giọt nên diện tích các giọt
hoàn toàn như nhau. Dòng ghi lại một thời điểm nhất định sau khi áp xung, thường là
17 ms trước khi ngắt xung. Cường độ dòng điện cực phổ được ghi hai lần. Lần thứ
nhất 17 ms trước khi áp xung và lần thứ hai 17 ms trước khi ngắt xung. Cách này cho
hiệu quả tốt hơn nhưng thiết bị đo phức tạp.
2.3.2 Phương pháp cực phổ xung vi phân (Differential Pulse olarography-DPP)
Trong phương pháp này, điện cực sẽ được phân cực bằng một dòng điện áp
một chiều biến thiên dạng tuyến tính theo thời gian. Nhưng vào cuối những chu kỳ tạo

giọt, trên khung điện áp biến đổi một chiều người ta đặt một xung điện áp có biên độ
thay đổi trong khoảng 5-100 mV, thời gian áp xung từ 40-100 ms. Cường độ dòng
được ghi hai lần lần thứ nhất tại thời điểm t
1
, thường là 17 ms
Người ta ghi lại giá trị dòng I
1
trước khi nạp xung áp vào. Lần thứ hai đo tại thời
điểm t
2
thường là 17 ms sau đó trước khi ngắt xung rồi ghi dòng I
2
. Hai giá trị đo này
chứa cùng giá trị biến thiên của dòng tụ điện do quét tuyến tính nên khi lấy hiệu cường



24
độ dòng điện sau hai lần ghi thì giá trị ∆I = I=I
2
– I
1
hầu như không phụ thuộc vào
dòng tụ. Đường cực phổ biểu diễn ∆I theo E có dạng đỉnh. Chiều cao của đỉnh tỉ lệ với
nồng độ chất điện hoạt có trong dung dịch. Thế của đỉnh thu được có giá trị đặc trưng
giống như thế bán song trong cực phổ cổ điển [8].
Phương pháp DPP cho phép chúng ta xác định từng chất trong dung dịch khi thế
bán song của chúng cách nhau 50 mV. Đây chính là ưu điểm của phương pháp cực
phổ xung vi phân so với cực phổ cổ điển và xung thông thường. Độ nhạy của phương
pháp DPP nhờ vào sự tăng dòng Faraday cùng với sự triệt tiêu dòng tụ điện. Giới hạn

phát hiện chất cần xác định của phương pháp này là 10
-8
-10
-9
M.
2.3.3 Phương pháp cực phổ sóng vuông (Square Wave Polarography _ SWP).
Dạng sóng vuông trong phương pháp Von-Ampe gồm một sóng vuông áp
nhanh vào thế bậc thang. Cường độ dòng điện được ghi vào thời điểm cuối của xung
thuận và xung nghịch. Cường độ dòng này khác biệt rất lớn tại vùng thế xuất hiện
peak. Cường độ dòng thu được ∆i = i
1
– i
2
và đỉnh peak tương ứng với thế bán song.
Dòng tụ điện triệt tiêu do trên một khoảng thế rất nhỏ xung thuận và xung nghịch,
dòng tụ điện không đổi vì vậy khi lấy hiệu chúng sẽ triệt tiêu. Trong phương pháp
(SWP), xung ngắn hơn phương pháp xung thường (NPP và xung vi phân (DPP) do cực
phổ sóng vuông có tần số cao. Tốc độ quét hiệu quả của xung vi phân (DPP) là 1-50
mV/s, còn sóng vuông là 1V/s. Tần số quét có thể đạt được 200 Hz, khoảng tăng thế
5mV đối với sóng vuông. Giới hạn định lượng của phương pháp (SWP) là 10
-8
M.
2.3.4 Ứng dụng của phương pháp cực phổ.
Hiện nay, cả hai phương pháp cực phổ xung thường (NPP) và xung phân
(DPP) được sử dụng rộng rãi trong phân tính các chất vô cơ lẫn hữu cơ. Hầu hết các
ion kim loại đều xác định bằng phương pháp này trên điện cực giọt thủy ngân. Hầu hết
các anion cơ này cũng có thể xác định trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua phản ứng tạo
thành chất điện hoạt. Ngay từ buổi đầu phương pháp cực phổ dùng để nghiên cứu và
phân tích các hợp chất hữu cơ, phương pháp này có thể ứng dụng trong các phân tích
cấu trúc hợp chất hữu cơ, khảo sát phức chất, nghiên cứu động học phản ứng kết hợp

giữa các phương pháp DPP với Von –Ampe hòa tan làm độ tăng nhạy đáng kể giúp
phương pháp cực phổ có thể cạnh tranh với các phương pháp phân tích hiện đại khác
được nêu ở trên .
Ngoài ra, phương pháp này có thể xác định riêng lẽ từng dạng oxi hóa của
cùng một chất có trong dung dịch dựa vào thế oxi hóa khử của chúng. Đây là ưu điểm
nổi bật của phương pháp này và được áp dụng vào lĩnh vực phân tích môi trường.