Nghiên cứu xác định hàm lượng chì trong nước bằng phương pháp cực phổ ( von ampe)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (577.5 KB, 35 trang )

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
Li cm n
hon thnh c khoỏ luõn ny,cho em c gi li cm n sõu sc
nht ti Th.S Phớ Vn Hi ngi ó tn tỡnh hng dn em trong quỏ trỡnh
lm khoỏ lun.
Cho phộp em c gi li cm n chõn thnh nht ti Ban ch nhim
khoa, cỏc thy cụ trong khoa Hoỏ hc, trng i hc s phm H Ni 2.
Xin c gi li cm n ti cỏc bn sinh viờn trong cựng nhúm khoỏ
lun ó cựng trao i v úng gúp nhng ý kin quý bỏu giỳp tụi hon thnh
c khoỏ lun ny.
Xin chõn thnh cm n!
H Ni, ngy 30 thỏng 4 nm 2010.

Sinh viờn
Bựi Th Luyn

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

1

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2

LI CAM OAN
Tụi xin cam oan khoỏ lun tt nghip vi ti Nghiờn cu cỏc iu
kin ti u, xỏc nh hm lng chỡ trong nc bng phng phỏp vụnampe (phng phỏp cc ph l kt qu nghiờn cu ca riờng tụi. Bn khoỏ

lun ny c hon thnh ti phũng thớ nghim Hoỏ Phõn Tớch khoa Hoỏ Trng HSP H Ni di s hng dn ca Th.S Phớ Vn Hi. Vỡ vy tụi
xin cam oan rng kt qu t c l kt qu thc ca bn thõn tụi, khụng
trựng vi kt qu ca cỏc tỏc gi khỏc.
Trong quỏ trỡnh lm ti ca tụi cng khụng trỏnh khi nhng thiu
sút. Vỡ vy tụi rt mong nhn c ý kin úng gúp quý bỏu ca cỏc thy cụ
giỏo v cỏc bn sinh viờn khoỏ lun ca tụi c hon thin hn.
Tụi xin chõn thnh cm n!
H Ni, ngy 30 thỏng 4 nm 2010

Sinh viờn
Bựi Th Luyn

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

2

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
Mc lc
M u ........................................................................................................... 1
Chng 1: Tng quan ti liu ....................................................................... 3
1.1. C s lý thuyt ca phng phỏp cc ph ................................................ 3
1.1.1. ng hc ca cỏc quỏ trỡnh in cc trờn in cc git thu ngõn ....... 3
1.1.2. S khuyt tỏn cht kh n b mt in cc git thu ngõn-phng
trỡnh Inkovicht .................................................................................................. 4
1.1.3. Phn ng in hoỏ xy ra trờn b mt in cc-phng trỡnh súng cc

ph....................................................................................................................4
1.1.4. Phng phỏp vụn-ampe ho tan ............................................................. 7
1.1.4.1. C s ca phng phỏp vụn-ampe ho tan ......................................... 7
1.1.4.2. Quỏ trỡnh lm giu in hoỏ ................................................................ 8
1.1.4.3. Quỏ trỡnh ho tan in hoỏ ................................................................. 10
1.2. i cng v chỡ ...................................................................................... 11
1.2.1 Tớnh cht hoỏ lý ca Pb v cỏc hp cht quan trng ............................. 11
1.2.1.1. Tớnh cht vt lý ca chỡ ...................................................................... 11
1.2.1.2. Tớnh cht hoỏ hc c bn ca chỡ ....................................................... 12
1.2.1.3. Cỏc hp cht quan trng .................................................................... 12
1.2.1.3.1. Chỡ oxit (PbO) ................................................................................. 12
1.2.1.3.2. Chỡ hiroxit (Pb(OH)2................................................................. .... 13
1.2.1.3.3. Mui ca chỡ .................................................................................... 13
1.2.2. Tỏc dng sinh hoỏ ca chỡ ..................................................................... 13
1.2.3. Chỡ trong v trỏi t v cỏc khoỏng chớnh ca chỡ ................................ 14
1.3. Tỡnh hỡnh phõn tớch nc Vit Nam v th gii ................................... 14
Chng 2: Thc nghim ............................................................................... 16
2.1. Thit b, dng c v hoỏ cht ................................................................... 16

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

3

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
2.1.1. Thit b v dng c ................................................................................ 16

2.1.2. Hoỏ cht................................................................................................. 17
2.2. Ni dung nghiờn cu ................................................................................ 17
2.2.1. C s kho sỏt mt quy trỡnh phõn tớch theo phng phỏp vụn-ampe
ho tan ............................................................................................................. 17
2.2.2. Kho sỏt tỡm cỏc iu kin ti u .......................................................... 18
2.2.3. Xõy dng ng chun ......................................................................... 19
2.2.4. Quỏ trỡnh phõn tớch ................................................................................ 19
2.2.4.1. Ly mu v bo qun mu ................................................................. 19
2.2.4.2. X lớ mu ............................................................................................ 19
2.2.4.3. Tin hnh phõn tớch v x lớ kt qu .................................................. 20
Chng 3: Kt qu v tho lun.................................................................. 21
3.1. Kho sỏt cỏc iu kin ti u v cỏc yu t nh hng ti dũng ho tan 21
3.1.1. Kho sỏt nh hng ca mụi trng phõn tớch ..................................... 21
3.1.1.1. Kho sỏt chn nn in li ti u ....................................................... 21
3.1.1.2. Kho sỏt chn pH ti u..................................................................... 23
3.1.1.3. Kho sỏt tỡm nng nn ti u ....................................................... 25
3.1.1.4. Kho sỏt th in phõn lm giu ........................................................ 27
3.1.1.5. Kho sỏt thi gian in phõn lm giu ............................................... 28
3.1.1.6. Kho sỏt thi gian ui oxi ................................................................ 30
3.1.2. Kho sỏt cỏc iu kin k thut o ti u .............................................. 32
3.1.2.1. Kho sỏt tỡm biờn xung ti u ....................................................... 32
3.1.2.2. Kho sỏt thi gian t mt xung ........................................................ 33
3.1.2.3. Kho sỏt tc quột th ..................................................................... 34
3.1.2.4. Kho sỏt tc khuy dung dch ....................................................... 36
3.1.2.5. Kho sỏt kớch c in cc HMDE (kớch thc git thu ngõn) ........ 37

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

4

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2
3.1.2.6. Khảo sát thời gian cân bằng ............................................................... 38
3.1.3. Khảo sát ảnh hưởng của một số nguyên tố ........................................... 39
3.1.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của Fe3+ ............................................................. 39
3.1.3.2. Khảo sát ảnh hưởng của Mn2+............................................................ 41
3.2. Đường chuẩn xác định hàm lượng ion nghiên cứu .................................. 42
3.2.1 Chuẩn bị dung dịch khảo sát .................................................................. 42
3.2.2. Kết quả xây dựng đường chuẩn ............................................................ 43
3.2.3. Đánh giá độ chính xác của đường chuẩn .............................................. 43
3.3. Đánh giá độ lặp lại của phép đo ............................................................... 44
3.4. Giới hạn phát hiện và giới hạn định lượng .............................................. 45
Kết luận .......................................................................................................... 49
Tài liệu tham khảo ........................................................................................ 50

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

5

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2

M u
Khi lng thu quyn trờn Trỏi t c tớnh vo khong 1,4.1021
tn. Nc l ngun gc ca s sng, l mt ngun ti nguyờn ch cht ca
Trỏi t, úng vai trũ khụng th thiu c trong vic duy trỡ s sng, gi cõn
bng cỏc h sinh thỏi, iu ho khớ hu v m bo s phỏt trin bn vng.
Th nhng, ngun ti nguyờn quý giỏ ny ang b ụ nhim nghiờm trng bi
cỏc him ho t nhiờn v nhõn to.S ụ nhim nc ang e do n sc kho
ca con ngi. Hin nay, trờn th gii cú khong 1,1 t ngi khụng c
dựng nc sch. Hng nm, cú hng t ngi b bnh ung th v hng triu
ngi cht do s dng ngun nc ụ nhim. Tỡnh trng ụ nhim nc din ra
ngy cng mnh m. c bit l hin tng ụ nhim nc bi kim loi nng
núi chung v chỡ núi riờng ang n mc bỏo ng. Chớnh vỡ vy m vic
nghiờn cu xỏc nh hm lng Pb trong ngun nc l vic lm rt cn thit
t ú cú bin phỏp x lớ ngun nc v cng l bo v sc kho ca
chớnh chỳng ta. Hin nay, cú nhiu phng phỏp xỏc nh hm lng Pb trong
nc nhng trong ú phng phỏp Von Ampe l phng phỏp cú nhy
cao v ỏp ng c yờu cu phõn tớch v mụi trng.
Trong khuụn kh mt khoỏ lun tt nghip, tụi s tin hnh nhng
cụng vic sau:
1, Nghiờn cu tỡm ra cỏc iu kin ti u nh nn, th in phõn, thi
gian lm giu, xỏc nh chớnh xỏc hm lng Pb.
2, Xõy dng quy trỡnh phõn tớch bng phng phỏp ng chun,
thờm chun.
- Xỏc nh hm lng Pb trong nc h nuụi cỏ Yờn S, t ú a ra
nhng nhn xột, kt lun.
SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

6

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

Chương 1
TổNG QUAN TàI LIệU
1.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp Von- Ampe (phương pháp cực
phổ)
1.1.1. Động học của các quá trình điện cực, trên điện cực giọt thuỷ ngân
[1]
Ta nghiên cứu quá trình điện phân trên catot là điện cực giọt thủy ngân.
Khi điện thế giáng vào hai cực của bình điện phân đạt đến giá trị của
ion nghiên cứu, trên điện cực giọt thủy ngân có thể tạo thành hỗn hống:
Mn+ + ne + Hg  M(Hg)

(1.1)

Điện thế của điện cực giọt thủy ngân khi xảy ra quá trình thuận nghịch
(1.1) được tính theo phương trình Nerst:

E  E0 

RT aHg .CM . M
ln
nF
Ca . a

(1.2)

Trong đó:

C a : Nồng độ của hỗn hống

 a : Hệ số hoạt độ của hỗn hống
CM : Nồng độ của kim loại bị khử tại lớp dung dịch ở sát bề mặt của
điện cực

 M : Hệ số hoạt độ của ion M trong dung dịch
aHg : Hoạt độ của thủy ngân trong hỗn hống
SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

7

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2
E0 : Thế điện cực tiêu chuẩn của điện cực

1.1.2. Sự khuếch tán chất khử cực đến bề mặt điện cực giọt thủy ngânphương trình Inkovicht [1]
Kim loại ở sâu bên trong dung dịch sẽ tiến đến lớp dung dịch ở sát bề
mặt điện cực do hiện tượng khuếch tán.
Mối liên quan giữa cường độ dòng giới hạn Id với nồng độ ion kim loại
C M và các đại lượng khác được mô tả bằng phương trình Inkovitch:
1
2

2 1
3 6

Id = 605 ZD m t CM

(1.3)

Trong đó:
Z là điện tích ion kim loại
D là hệ số khuyếch tán có thứ nguyên cm2/s
m là khối lượng giọt thủy ngân chảy ra từ mao quản, g/s
t là thời gian tạo giọt thủy ngân, s
Trong thực tế vì D, m, t có thể được duy trì không thay đổi trong điều
kiện thực nghiệm nên (1.3) có thể viết dưới dạng:
Id = K. C M

(1.4)

Từ (1.4) ta thấy cường độ dòng giới hạn Id phụ thuộc tuyến tính vào
nồng độ dung dịch chất nghiên cứu và là cơ sở cho phân tích cực phổ định
lượng.
1.1.3. Phản ứng điện hóa xảy ra trên bề mặt điện cực. Phương trình sóng
cực phổ [1], [6]

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

8

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

Vì cường độ dòng điện phụ thuộc vào hiệu số nồng độ

CM0 ở sâu bên

trong dung dịch và nồng độ C M ở lớp sát bề mặt điện cực:

I  KM .(CM0  CM )

(1.5)

Điện thế phân hủy của chất điện li (hay thế điện phân):
E = Ea – Ec

(1.6)

Trong đó:
Ea: Điện thế anot
Ec: Điện thế catot
Quá trình xảy ra trên điện cực anot:
2Hg  2Hg+ + 2e

(1.7)

Do trong dung dịch của điện cực calomel có ion Cl- với nồng độ không thay

đổi, nên xuất hiện kết tủa calomel:
2Hg+ + 2Cl-  Hg2Cl2

(1.8)

Khi tăng điện thế vào catot thì nồng độ CM sẽ giảm dần, dù trong quá
trình điện phân luôn có các ion kim loại mới ở lớp sâu bên trong dd bổ sung
đến lớp sát bề mặt điện cực do hiện tượng khuếch tán. Nhưng sẽ đến lúc ứng
với điện thế E nào đó, vận tốc khử ion kim loại sẽ bằng vận tốc khuếch tán và
nồng độ CM ở lớp dd sát bề mặt điện cực bằng 0, CM = 0.
Từ (1.5) ứng với CM = 0 ta có:

I d  KM .CM0

(1.9)

Id: là dòng giới hạn ( cường độ dòng chạy qua bình điện phân không đổi dù
tiếp tục tăng điện thế).
Thay (1.9) vào (1.5) ta có:

I  I d  K M .CM
SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

9

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp

Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

 CM 

Id  I
KM

(1.10)

Tương tự, nồng độ kim loại trong hỗn hống được tạo thành theo quá
trình (1.1) cũng tỉ lệ với cường độ dòng:

Ca  K a, .I 

I
Ka

(1.11)

Thay (1.11) ,(1.10) vào (1.2) ta có:

E  E0 

 I  I  . M .Ka
RT
ln aHg d
nF
K M .I . a

(1.12)

Vì hỗn hống tạo thành có nồng độ rất bé nên hoạt độ của thủy ngân trong hỗn
hống aHg thực tế bằng hoạt độ của thủy ngân tinh khiết và là một giá trị không
đổi.

 M trong dung dịch có lực ion không đổi cũng không thay đổi.
Các đại lượng  a ,

E  E0 

K M , K a cũng không thay đổi. Vì vậy ta có:

 I  I  . M .Ka
RT
ln aHg d
nF
K M .I . a

(1.13)

Hay

E  E1/2 

RT I d  I
ln
nF
I

E1/2  E0 

RT aHg . M .K a
ln
nF
K M . a

(1.14)

Với
(1.15)

Phương trình (1.14) mô tả mối quan hệ giữa điện thế đặt vào hai cực bình
điện phân và cường độ dòng điện chạy qua bình điện phân, người ta gọi đó là
phương trình sóng cực phổ.
SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

10

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

E1/ 2 được gọi là thế nửa sóng. E1/2 chỉ phụ thuộc vào bản chất ion kim
loại bị khử và là đặc trưng định tính cho ion kim loại với nền cực phổ đã chọn.
Vì vậy việc xác định

E1/2 là cơ sở của phương pháp phân tích cực phổ định

tính.
1.1.4. Phương pháp Von - Ampe hòa tan
1.1.4.1. Cơ sở của phương pháp Von - Ampe hòa tan [7], [2]
Cơ sở của phương pháp này là xây dựng đường cong biểu diễn sự phụ
thuộc giữa cường độ dòng điện và thế thu được từ quá trình phân cực của điện
cực làm việc, dựa trên sự làm giàu bằng điện phân của chất cần xác định trên
điện cực làm việc (điện cực giọt thủy ngân). Sau đó hòa tan điện hóa các chất
điện hoạt đã được làm giàu trở lại dung dịch. Dòng hòa tan ghi được trên
đường cong biểu diễn là hàm số của nồng độ chất phân tích đã được làm giàu
trên điện cực làm việc.
1.1.4.2. Quá trình làm giàu điện hóa
Khi làm giàu cần chọn thế điện phân (Eđp) thích hợp và giữ không đổi
trong suốt quá trình điện phân.
Phương trình sóng cực phổ thuận nghịch: Trong trường hợp khử ion
kim loại đến kim loại tạo hỗn hỗng với điện cực giọt thủy ngân được xác định
theo phương trình:

Edp  E1/2 

RT I d  I
ln
nF
I

(1.16)

Trong đó:
I : Cường độ dòng khuếch tán
Id : Cường độ dòng khuếch tán giới hạn

N : Số e tham gia phản ứng điện cực
E1/2: Thế bán sóng.
SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

11

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2
Nếu ta lấy giá trị Eđp mà tại đó I = 0,99 Id thì từ (1.25) ta có thể tính được thế
điện phân (thế tích lũy) theo công thức sau:

Edp  E1/2 

0,12
(ở 30o C)
n

(1.17)

Từ (1.17) ta thấy thế điện phân âm hơn thế bán sóng một giá trị

0,12
n . Giá trị

cường độ dòng khuếch tán đạt tới giá trị cường độ dòng khuếch tán giới hạn
I  Id thì Eđp  E1/2. Khi đó phản ứng tham gia khử cực tạo kết tủa càng lớn.

Đó chính là nguyên nhân người ta thường chọn thế điện phân ứng với dòng
giới hạn khuếch tán của chất phân tích.
1.1.4.3. Quá trình hòa tan điện hóa
Quá trình hòa tan được bắt đầu khi kết thúc thời gian dừng, đây là quá
trình hòa tan kết tủa đã được làm giàu trên điện cực làm việc bằng cách biến
thiên ngược chiều với quá trình làm giàu (phân cực hóa điện cực làm việc).
Đại lượng điện hóa ghi được trong quá trình hòa tan tỷ lệ thuận với nồng độ
chất kết tủa trên bề mặt điện cực, do đó tỷ lệ thuận với nồng độ chất cần phân
tích có trong dung dịch phân tích. Chính vì vậy phương pháp Von – Ampe
hòa tan cho phép phân tích định tính dựa vào E1/2 và phân tích định lượng dựa
vào chiều cao của pic hũa tan bằng phương pháp đường chuẩn, thêm chuẩn,
mẫu tiêu chuẩn.
Nếu quá trình làm giàu là quá trình khử catot thì quá trình hòa tan là
quá trình anot, thế điện cực được quét theo chiều dương dần từ U 1 (âm hơn)
đến thế U2 (dương hơn).
Phản ứng hòa tan được biểu diễn theo phương trình:
qtht
M 
Mm+ + me

(1.18)

1.2. Đại cương về chì (Pb)

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

12

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
1.2.1. Tớnh cht húa lý ca Pb v cỏc hp cht quan trng [4], [9]
Pb thuc nhúm kim loi nng, l mt trong s 7 nguyờn t c con
ngi bit n t thi thng c.
Trong bng h thng tun hon Mendeleep nm ụ th 82 thuc nhúm
IVA ca chu kỡ 6
1.2.1.1. Tớnh cht vt lý ca Pb
Chỡ nguyờn cht l kim loi cú mu xỏm thm, khi lng riờng ln
(11,34g/cm3) do cu trỳc lp phng trong mng li cỏc nguyờn t, chỡ rt
mm, dựng múng tay cú th rch c v nú d dỏt mng.
1.2.1.2. Tớnh cht húa hc c bn ca Pb
iu kin thng, bn vi khụng khớ v nc do cú lp oxit bo v:
2Pb + O2 2PbO
Khi cú mt O2, Pb cú th tng tỏc vi H2O
2Pb + 2H2O + O2 2Pb(OH)2
+ Khi tng nhit Pb d dng phn ng vi a s ỏ kim:
Pb + X2 PbX2
(X: halogen)
+ Pb tan trong HCl c, H2SO4 c do:
PbCl2 + 2HCl H2PbCl4
PbSO4 +H2SO4 Pb(HSO4
+ Pb cũn cú kh nng phn ng vi cỏc baz c to plombit:
Pb + 2KOH + 2H2O K2[Pb(OH)4] + H2
+ Kh nng to phc ca Pb2+: Pb2+ cũn cú kh nng to phc vi EDTA,
dithizon, iphenyl cacbazit,
1.2.1.3. Cỏc hp cht quan trng
1.2.1.3.1. Chỡ Oxit:

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

13

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
PbO l cht rn tn ti 2 dng:
PbO - cú mu v PbO - cú mu vng, ch tan trong H2O
Khi cú oxi, nhit cao s chuyn thnh oxit bc cao hn PbO Pb3O4
(5000C). Tan trong dung dch axit v dung dch kim mnh.
1.2.1.3.2. Chỡ Hidroxit
Pb(OH)2 l cht lng tớnh, va tan trong dung dch axit, va tan trong
dung dch kim:
Pb(OH)2 + 2NaOH Na2[ Pb(OH)4]
Pb(OH)2 + 2HCl PbCl2 + 2 H2O.
1.2.1.3.3. Mui ca chỡ
+

PbX2 (X: Cl, Br, I)

+

Pb(NO3)2

+

PbSO4

+

PbS

1.2.2. Tỏc dng sinh húa ca Pb
Gõy c cho h thn kinh trung ng ln ngoi biờn. Nú cú th gõy tỏc
dng c ch mt s enzim quan trng (nht l enzim cú nhúm hot ng
hiro) nh enzim ca quỏ trỡnh tng hp mỏu. Tựy mc gõy c m cú th
gõy ra mt s bnh au khp, viờm thn, cao huyt ỏp, tai bin mch mỏu nóo,
thm chớ cú th gõy t vong. Nh vy ta thy chỡ cú c tớnh rt cao. Mt
khỏc, nú cũn cú c tớnh ni bt ú l khi thõm nhp vo c th nú ớt b o
thi, m tớch t theo thi gian, nhiu nht l trong xng. Theo WHO thỡ
trong nc ung nng Pb 0,05 mg/l (ging TCVN 5942- 1995).
1.2.3. Chỡ trong v trỏi t v cỏc khoỏng chớnh ca Pb
Chỡ trong t nhiờn cú mt trong 170 khoỏng vt ch yu: Galen (PbS),
Cerndute (PbCO3), Anglesite (PbSO4),

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

14

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2

1.3. Tỡnh hỡnh phõn tớch nc Vit Nam v th gii
Tỡnh hỡnh ụ nhim nc nc ta v trờn th gii ang l vn núng
bng, c cp rt nhiu trờn thụng tin i chỳng. õy l vn ang
c rt nhiu ngi quan tõm n. ũi hi phi cú phng phỏp x lý ngun
nc ang b ụ nhim. Hin nay, trong nc cng nh trờn th gii ang s
dng nhng phng tin k thut hin i nhm gii quyt vn ny.
Khong vi nm li õy xut hin nhng cụng trỡnh cụng b nhng kt
qu phõn tớch xỏc nh cỏc kim loi nng trong nc thi ca mt s nh mỏy,
xớ nghip, bnh vin, v xut nhng quy trỡnh x lý trc khi thi ra
mng cng ri chy vo cỏc h ao v cú nhiu cụng trỡnh khỏc na. Nh vy
tỡnh hỡnh phõn tớch nc Vit Nam v trờn th gii ang phỏt trin, s dng
nhng phng phỏp hin i phõn tớch nhm x lý ngun nc.

Chng 2
Thc nghim
2.1. Thit b, dng c v hoỏ cht
2.1.1. Thit b v dng c
* Mỏy phõn tớch cc ph a chc nng 797 VA Computrace.
* Bỡnh in phõn.
* Mỏy vi tớnh.
* Mỏy in.
* Cỏc loi pipet, micropipet, bỡnh nh mc, bỡnh ng, cc ong, ng
ong, phu lc, giy lc,
2.1.2. Hoỏ cht
SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

15

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
Nc ct c s dng l nc ct hai ln trờn mỏy Halminton. Tt c
cỏc hoỏ cht c s dng trong nghiờn cu u t tinh khit phõn tớch.
2.2. Ni dung nghiờn cu
2.2.1. C s kho sỏt xõy dng mt quy trỡnh phõn tớch theo phng phỏp
Von Ampe ho tan
Trc ht phi la chn kiu in cc lm vic (thng dựng HMDE
hoc SMDE, ngoi ra cú th dựng in cc MFE hoc in cc bin tớch) v
k thut ghi ng Von Ampe ho tan sao cho phự hp vi mc ớch nghiờn
cu v iu kin phũng thớ nghim.
Cỏc yu t cn kho sỏt bao gm:
- Thnh phn nn, nng nn, pH, th in phõn.
- Thi gian lm giu v tc khuy.
- Cỏc thụng s k thut ghi ng Von Ampe ho tan tỏc ng n
ln ca tớn hiu ho tan (IP, EP) ghi c, phõn gii nh,.
- nh hng ca oxi ho tan
- Cỏc cht cn tr mnh nht khi phõn tớch: Cỏc ion kim loi cú th nh
lõn cn hoc trựng vi th nh ca cht phõn tớch, cỏc cht hot ng b mt
cú th b hp ph lờn b mt in cc lm vic gõy cn tr quỏ trỡnh lm giu
cht phõn tớch.
Sau khi tỡm c cỏc iu kin ti u, cn kho sỏt cỏc yu t ỏnh giỏ tin
cy ca phộp o hay ca phng phỏp phõn tớch nh lp li, chớnh xỏc...
2.2.2. Kho sỏt tỡm cỏc iu kin ti u
2.2.3. Xõy dng ng chun
2.2.4. Quỏ trỡnh phõn tớch
2.2.4.1. Ly mu v bo qun mu
2.2.4.2. X lý mu

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

16

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
Sau khi ó ly mu v xỏc nh pH, mu c lc b vt l lng.
2.2.4.3. Tin hnh phõn tớch v x lý kt qu
- Tin hnh phõn tớch: Ly 5ml dung dch m NH 4Ac 0,1M; 2ml dung
dch phõn tớch vo bỡnh nh mc 25ml, thờm nc ct 2 ln n vch nh
mc iu chnh pH dung dch t giỏ tr 3,60 v cho dung dch vo bỡnh in
phõn; sc khớ N2 qua dung dch trong vũng 180 giõy. Sau ú t th E p= 1,3V vo in cc lm vic v ng thi bt u khuy dung dch. Sau
khong thi gian (180 240 giõy) th vn gi nguyờn ti giỏ tr -1,3V nhng
ngng khuy dung dch 15 giõy kim loi nghiờn cu ó c lm giu
phõn b u trờn b mt in cc. Cui cựng quột th bng cỏch phõn cc
ngc (t Ep v phớa dng hn) vi tc khụng i khong 20mV/s v
ghi ng Von Ampe ho tan xung vi phõn. Tt c cỏc giai on trờn c
thc hin mt cỏch t ng trờn mỏy cc ph a nng 797 VA Computrace.
- X lý kt qu: Tt c cỏc kt qu thc nghim thu c khi kho sỏt
iu kin ti u, xõy dng ng chun, ỏnh giỏ ng chun, tớnh hm
lng trong mu c tin hnh x lý trờn Microsoft Exel, x lớ thng kờ toỏn
hc v tớnh toỏn trờn chng trỡnh Turbo Pascal ó c lp trỡnh.
Chng 3
kt qu v tho lun
3.1. Kho sỏt cỏc iu kin phõn tớch ti u v cỏc yu t nh hng ti

dũng ho tan
3.1.1. Kho sỏt nh hng ca mụi trng phõn tớch
3.1.1.1. Kho sỏt chn nn in li ti u
Bng 31: Cỏc thụng s o chn nn ti u
in cc lm vic

HMDE

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

17

Thi gian lm giu

180s

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2

Ch o

DP

Thi gian cõn bng

20s

Kớch thc git

4

Biờn xung

0,05V

Tc khuy

2000

Thi gian t xung

0,04s

Thi gian ui oxi

180s

Tc quột

0,02V/s

Th in phõn lm giu

-1,2V

Khong quột th

(-1,2 0,2)V

Bng 12: Kt qu o kho sỏt chn nn in li ti u
Nn
KCl (0,1M)

NaCl (0,1 M)

NaAc+ HAc (0,1M)

NH4Ac(0,1M)

pH

IP(nA)

3,60

83,89

4,60

77,89

3,60

105,78

4,60

106,54

3,60

98,77

4,60

68,00

3,60

81,45

4,60

48,45

Nhn xột: Khi c nh cỏc iu kin mỏy o, nng nn, nng dung dch
chun, pH ca dung dch thỡ chiờự cao pic ho tan ca ion kim loi (I P) s ch
ph thuc vo bn cht ca nn in li. T bng trờn ta thy trong c 4 nn
kho sỏt, ion Pb2+ u cho giỏ tr IP rt tt.
Vi dung dch m l hn hp ca mt axit yu v mt baz yu, nú
cú kh nng duy trỡ mụi trng pH n nh. Vỡ vy, trong khoỏ lun ny
chỳng tụi chn nn NH4Ac lm nn in li tr nghiờn cu, phõn tớch ion
Pb2+.
SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

18

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
3.1.1.2. Kho sỏt chn pH ti u
Bng 3-3: Kt qu o kho sỏt tỡm pH ti u
pH

2,90

3,00

3,60

4,00

4,50

5,00

6,00

6,50

IP(nA)

98,55

68,95

81,25

46,11

61,15

42,67

11,51

26,22

120

IP (nA)

100
80
60
40
20

pH

0
0

1

2

3

4

5

6

7

Hỡnh 3 1: S ph thuc ca IP (nA)vo pH
Nhn xột: Trong khong pH = 2,9 n pH = 3,10 giỏ tr dũng ho tan
(IP) gim dn. Khi tng pH t 3,10 n 3,60 thỡ giỏ tr I P tng v t cc i
ti

pH = 3,60. Trờn c s kho sỏt chỳng tụi chn pH = 3,60 cho dung

dch phõn tớch trong cỏc phộp o ny.

3.1.1.3. Kho sỏt tỡm nng nn ti u
Bng 34: Kt qu o kho sỏt nng nn in li ti u
Vml dd m

Nng nn in li

0,1

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

(mol/l)
0,0004

19

IP (nA)
108,53

K32A -

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2

0,2

0,0008

56,55

0,5

0,0020

51,82

1,0

0,0040

53,91

2,0

0,0080

91,35

3,0

0,0120

49,15

4,0

0,0160

41,62

5,0

0,0200

48,50

7,5

0,0300

40,77

10,0

0,0400

44,52

12,5

0,0500

50,51

Nhn xột: T khong nng nn l 0,02M tr lờn, cng dũng ho tan
(IP) tng i n nh. Chng t dũng in chuyn khi ú hu nh khụng cũn
nh hng n cng dũng ho tan. Vỡ vy nng nn cho phộp l t
0,02M tr lờn. Mt khỏc, nu a vo dung dch phõn tớch mt lng ln cht
in li tr cú th gõy nhim bn cho dung dch phõn tớch. Vỡ vy trong cỏc
phộp phõn tớch sau ny chỳng tụi chn nng nn in li l 0,04M (V =
10ml).
3.1.1.4. Kho sỏt th in phõn lm giu
Bng 3-5: Kt qu o kho sỏt th in phõn
Th

in

phừn(V)
Ip(nA)

-1,5

-1,45

-1,40

-1,35

-1,30

-1,25

-1,20

-1,15

-1,10

-1,00

-0,90

-0,80

-0,70

47,75

47,37

47,26

47,16

47,20

46,95

46,25

44,45

46,55

44,05

44,68

44,85

44,35

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

20

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

IP(nA)

-Eđp(V)

Hình 3 - 2: Đường biểu diễn sự phụ thuộc của IP vào -Eđp
Nhận xét: Từ kết quả trên ta có thể thấy khi giảm dần thế điện phân thì Ip(nA)
tăng dần và đi dến ổn định từ Eđp= -1,2V. Tuy nhiên để tránh kết tủa các tạp
chất, tránh sự khử ion H+, chọn giá trị thế điện phân làm giàu là -1,3V.
3.1.1.5. Khảo sát thời gian điện phân làm giàu
Bảng 3- 6: Kết quả đo khảo sát thời gian điện phân
Thời gian
điện phân (s)
IP (nA)

90
80

5

10

30

60

90

120

180

240

8,61

9,25 14,35 20,16 28,45 57,26 50,85 68,75 79,31

IP(nA)

70
60
50
40
30
20
10
0
5

10

30

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

60

90

21

120

180

240

300

t(s)

K32A -

300

Khoá luận tốt nghiệp
Tr-ờng ĐHSP Hà Nội 2
Hỡnh 3 3: ng biu din s ph thuc ca Ip vo thi gian in phõn
Nhn xột: T thc nghim ta thy Ip ph thuc tuyn tớnh theo thi gian in
phõn. Thụng thng vic phõn tớch khụng th thc hin trong thi gian quỏ
di. Vỡ vy cn chn thi gian in phõn phự hp vi tng dung dch phõn

tớch. Vi nhng dung dch quỏ loóng thỡ thi gian in phõn cú th kộo di
hn na. Nhng nu thi gian quỏ di thỡ cỏc ion kim loi b khuch tỏn vo
bờn trong git Hg lm nh hng n chiu cao pic (Ip). õy chỳng tụi chn
thi gian in phõn kho sỏt cỏc iu kin khỏc l 180s.
3.1.1.6. Kho sỏt thi gian ui oxi
Bng 3-7: Kt qu o kho sỏt thi gian ui oxi
Thi
gian
sc

0

10

30

50

90

120

150

180

210

250

300

350

39,90

40,91

40,11

39,54

35,67

32,27

30,61

31,25

32,22

34,14

31,22

29,67

khớ(s)

I P (nA)

IP(nA)
45
40
35
30
25
20
15
10
5

t(s)

0
0

10

30

50

90

120

150

180

210

250

300

350

Hỡnh 3 - 4: ng biu din s ph thuc IP vo thi gian ui oxi

SVTH: Bùi Thị Luyến
Hoá

22

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2
Nhận xét: Từ kết quả khảo sát trên ta thấy oxi hòa tan có ảnh hưởng đến
chiều cao pic khảo sát. Trong trường hợp không sục khí đuổi oxi thì pic cao
không cân đối, chân pic lệch trên cao do có lẫn sóng khử oxi. Khi thời gian
sục khí trên 150s thì chiều cao pic ổn định cân đối. Do đó, chúng tôi quyết
định chọn thời gian sục khí đuổi oxi là 180s cho các thí nghiệm sau này.
3.1.2. Khảo sát các điều kiện kỹ thuật đo tối ưu
3.1.2.1. Khảo sát tìm biên độ xung tối ưu
Bảng 3- 8: Kết quả đo khi khảo sát biên độ xung

BĐX(V

0,006

)

E P (V )

0,008

0,01

0,03

0,05

0,07

0,09

0,10

-0,354 -0,354 -0,354 -0,366 -0,372 -0,383 -0,401 -0,407
10,5

I P (nA)

120

13,7

16,9

51,9

80,3

95,5

106,2

106,2

IP(nA)

100
80
60
40
20

BĐX(V)

0
0.006

0.008

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09

0.1

Hình 3 - 5: Đường biểu diễn sự phụ thuộc IP vào biên độ xung
Nhận xét: Khi tăng biên độ xung giá trị IP tăng đáng kể do đó làm tăng độ
nhạy của phương pháp. Giá trị thế đỉnh pic (EP) dịch chuyển về vùng thế âm
hơn, chiều rộng của các chân pic tăng lên. Từ kết quả khảo sát trên, chúng tôi
chọn giá trị biên độ xung là 0,05V cho các phép phõn tớch sau này.

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

23

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2

3.1.2.2. Khảo sát thời gian đặt một xung
Bảng 3-9: Kết quả đo khảo sát thời gian đặt một xung
Thời gian đặt xung(s)

Ip (nA)

0,01

188,0

0,03

97,5

0,04

79,6

0,05

67,5

0,06

57,2

0,07

49,9

0,09

42,5

0,10

39,7

IP(nA)
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20

t(s)

0
0.01

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.09

0.1

Hình 3 – 6: Sự phụ thuộc của Ip vào thời gian đặt xung

SVTH: Bïi ThÞ LuyÕn
Ho¸

24

K32A -

Kho¸ luËn tèt nghiÖp
Tr-êng §HSP Hµ Néi 2
Nhận xét: Từ đồ thị ta có thể thấy rằng tăng thời gian đặt một xung thì IP của
ion khảo sát giảm xuống. Tuy nhiên, khi thời gian đặt xung nhỏ thì pic khảo
sát

bị

biến

đường nền bị
Để đảm bảo
và độ nhạy
phân

tích,

chọn

thời

xung cho các
phân tích sau
0,06s.
3.1.2.3. Khảo
quét thế

Tốc độ quét thế (v/s)

Ip (nA)

0,01

32,5

0,012

27,9

0,015

28,5

0,02